elvandi da silva júnior - ufsm

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA COLÉGIO TÉCNICO INDUSTRIAL DE SANTA MARIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM EDUCAÇÃO

PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA MESTRADO ACADÊMICO

Elvandi da Silva Júnior

AVALIAÇÃO DE RECURSOS DIDÁTICOS PARA O ENSINO DE MICROCONTROLADORES E POSSIBILIDADES DE APLICAÇÃO EM

SALA DE AULA/LABORATÓRIO

Santa Maria, RS 2017


AVALIAÇÃO DE RECURSOS DIDÁTICOS PARA O ENSINO DE

MICROCONTROLADORES E POSSIBILIDADES DE APLICAÇÃO EM SALA DE

AULA/LABORATÓRIO

Dissertação apresentada ao Curso de Programa de Pós-Graduação em Educação Profissional e Tecnológica da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Educação Profissional e Tecnológica.

Orientador: Prof. Dr. Álysson Raniere Seidel

Coorientador: Profª. Drª. Leila Maria Araújo Santos



AVALIAÇÃO DE RECURSOS DIDÁTICOS PARA O ENSINO DE MICROCONTROLADORES E POSSIBILIDADES DE APLICAÇÃO EM SALA DE

AULA/LABORATÓRIO Dissertação apresentada ao Curso de Programa de Pós-Graduação em Educação Profissional e Tecnológica da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Educação Profissional e Tecnológica.

Aprovado em 10 de Agosto de 2017:

________________________________________ Álysson Raniere Seidel, Dr. (UFSM)

(Presidente/Orientador)

____________________________________ Rafael Concatto Beltrame, Dr. (UFSM)

____________________________________ Reiner Franthesco Perozzo, Dr. (UNIFRA)

(Avaliação feita por parecer)


AGRADECIMENTOS

Agradeço, em primeiro lugar, a Deus, por sempre estar presente ajudando e

iluminando o meu caminho.

Agradeço a minha mãe, Odila, e ao meu pai, Elvandi, pela compreensão,

incentivo e por sempre estarem juntos me apoiando e ajudando.

Agradeço a minha esposa, Denise, por sempre ter me incentivado, apoiado,

compreendido, ajudado e estar ao meu lado.

Agradeço a minha irmã, Litieli, ao meu cunhado, Clauber e a minha sobrinha,

Izadora, pelo apoio de sempre.

Agradeço aos meus sogros, Dona Lourdes e Seu Roberto, às minhas

cunhadas, Márcia e Simone, ao meu cunhado Giovanni e ao sobrinho Gustavo pelo

apoio de sempre.

Agradeço ao meu orientador, professor Álysson e a coorientadora Leila, pelo

apoio, ajuda e ensinamentos, bem como aos demais professores do Programa de

Pós-Graduação em Educação Profissional e Tecnológica da Universidade Federal

de Santa Maria.

Agradeço a professora Silvia Maria de Aguiar Isaia, pelo apoio, ajuda e

ensinamentos.

Agradeço aos meus amigos e colegas de trabalho e de sala de aula, que de

alguma maneira me ajudaram.

Por fim, agradeço a todos que, de alguma maneira, colaboraram comigo,

direta e ou indiretamente, para mais essa conquista.

RESUMO

AVALIAÇÃO DE RECURSOS DIDÁTICOS PARA O ENSINO DE MICROCONTROLADORES E POSSIBILIDADES DE APLICAÇÃO EM SALA DE

AULA/LABORATÓRIO

AUTOR: Elvandi da Silva Júnior ORIENTADOR: Álysson Raniere Seidel

COORIENTADOR: Leila Maria Araújo Santos

Esta dissertação de mestrado propõe revisar as tecnologias e métodos de ensino atualmente empregados no ensino de microcontroladores. Para esse trabalho, foi efetuada uma pesquisa bibliográfica sobre microcontroladores, com enfoque metodológico embasado no Estudo de Caso. Na fase da coleta de dados foram utilizadas as pesquisas qualitativa e quantitativa, e a amostra da população da investigação contou com 47 planos de ensino e 37 projetos pedagógicos de cursos distintos (instituições de ensino técnico, tecnológico e superior brasileiras), 32 professores que ministram a disciplina de microcontroladores ou afins (de cursos técnico, tecnológico e/ou superior do Brasil), e 11 alunos de cursos técnicos e tecnológicos de Santa Maria, RS – Brasil. A percepção dos professores em relação ao ensino de microcontroladores foi avaliada através de um questionário web, e a dos alunos foi avaliada através de uma aula demonstrativa das três metodologias práticas, além de um questionário web. As disciplinas que ensinam microcontroladores geralmente possuem o nome de Microcontroladores ou Sistemas Microcontrolados. Possuem uma carga horária total de 60 ou 72 horas, com número de horas teóricas de 36 ou 30, e número de horas práticas de 30 ou 36. Os microcontroladores mais empregados são os da família PIC e 8051, juntamente com as linguagens de programação Assembly e C. Em relação a ordem de emprego dos métodos de ensino de microcontroladores, a simulação é comumente empregada por primeiro, em segundo lugar tem-se um empate técnico entre o kit educacional e a montagem, e em terceiro lugar tem-se a montagem. Conclui-se que existe uma gama grande de recursos para o ensino de microcontroladores, com alguns se destacando e formando um padrão. Devido a peculiaridades regionais e parcerias com a indústria, cabe ao professor identificar qual o nível de aprofundamento necessário para a disciplina e para qual mercado de trabalho o aluno precisa ser preparado, com isso, escolhendo os recursos de ensino apropriados. Palavras-chave: Educação. Métodos de ensino. Microcontrolador. Plano de ensino.

ABSTRACT

EVALUATION OF TEACHING RESOURCES FOR THE TEACHING OF MICROCONTROLLERS AND APPLICATION POSSIBILITIES

AUTHOR: Elvandi da Silva Júnior ADVISOR: Álysson Raniere Seidel

COADVISOR: Leila Maria Araújo Santos

This dissertation proposes to review the technologies and teaching methods currently employed in the teaching of microcontrollers. For this work, a bibliographic research was done on microcontrollers, with a methodological approach based on the Case Study. At the data collection stage, qualitative and quantitative research was used, and the sample of the research population consisted of 47 teaching plans and 37 pedagogical projects of different courses of Brazilian technical, technological and higher education institutions, 32 teachers who Teach the discipline of microcontrollers or similar, of technical, technological and / or superior courses in Brazil, and 11 students of technical and technological courses in Santa Maria, RS - Brazil. The teachers 'perception regarding the teaching of microcontrollers was evaluated through a web questionnaire, and the students' knowledge was evaluated through a demonstrative class of the three practical methodologies and a web questionnaire. The disciplines that teach microcontrollers usually have the name Microcontrollers or Microcontrolling Systems, the total workload is 60 or 72 hours, with theoretical hours of 36 or 30 hours and practical hours of 30 or 36 hours. The most commonly used microcontrollers are those of the PIC and 8051 families, together with the programming languages Assembly and C. In relation to the order of use of microcontroller teaching methods, simulation is commonly employed by first, secondly we have a technical tie between The educational kit and the assembly, and thirdly use the assembly. It is concluded that there is a great range of resources for teaching microcontrollers, with some standing out and forming a pattern. Due to regional peculiarities and partnerships with industry, it is up to the teacher to identify the level of deepening required for the discipline and to which job market the student needs to be prepared, thereby choosing the appropriate teaching resources. Keywords: Education. Teaching methods. Microcontroller. Teaching plan.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Arquiteturas de microcontroladores: (a) Harvard e (b) von Neumann. ..... 18 Figura 2 – IDE MikroC: (a) Mapa conceitual e (b) Inicio de programação. ................ 21

Figura 3 – PCWH IDE Compiler for Microchip: (a) Mapa conceitual e (b) Inicio de programação. ........................................................................................... 22

Figura 4 – MPLAB X IDE: (a) Inicio de programação e (b) Mapa conceitual ............. 23 Figura 5 – Proteus Design Suite 8: (a) Mapa conceitual e (b) Inicio de programação.

................................................................................................................. 25

Figura 6 – IDE oficial Arduino: (a) Mapa conceitual e (b) Inicio de programação. ..... 27 Figura 7 – Kits educacionais microcontrolados da empresa Exsto. .......................... 28 Figura 8 – Protoboard montada com microcontrolador PIC18F4550 controlando um

LED vermelho. .......................................................................................... 29

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1 – Instituições de Ensino e número de planos de ensino e projetos pedagógicos de curso. .......................................................................... 55

Gráfico 2 – Cidades campus/cursos de instituições de ensino técnico, tecnológico e superior. ................................................................................................ 56

Gráfico 3 – Cursos oferecidos por instituições de ensino técnico, tecnológico e superior. ................................................................................................ 57

Gráfico 4 – Disciplinas de cursos de ensino técnico, tecnológico e/ou superior...... 58

Gráfico 5 – Cargas horárias de disciplinas de cursos de ensino técnico, tecnológico e/ou superior. ........................................................................................ 59

Gráfico 6 – Número de horas teóricas de disciplinas de cursos de ensino técnico, tecnológico e/ou superior. ..................................................................... 60

Gráfico 7 – Número de horas práticas de disciplinas de cursos de ensino técnico, tecnológico e/ou superior. ..................................................................... 61

Gráfico 8 – Microcontroladores utilizados em disciplinas de cursos de ensino técnico, tecnológico e/ou superior. ....................................................... 61

Gráfico 9 – Linguagens de programação de disciplinas de cursos de ensino técnico, tecnológico e/ou superior. ..................................................................... 62

Gráfico 10 – IDE analisados nas disciplinas de cursos de ensino técnico, tecnológico e/ou superior. ........................................................................................ 63

Gráfico 11 – Kits educacionais de disciplinas de cursos de ensino técnico, tecnológico e/ou superior. ..................................................................... 63

Gráfico 12 – Softwares de simulação de disciplinas de cursos de ensino técnico, tecnológico e/ou superior. ..................................................................... 64

Gráfico 13 – Instituições de ensino técnico e superior. ............................................. 65 Gráfico 14 – Disciplinas de ensino técnico e superior. .............................................. 66

Gráfico 15 – Cargas horárias de disciplinas de ensino técnico e superior. ............... 67 Gráfico 16 – Horas teóricas de disciplinas de ensino técnico e superior. .................. 67 Gráfico 17 – Horas práticas de disciplinas de ensino técnico e superior. .................. 68

Gráfico 18 – Horas teóricas/práticas de disciplinas de ensino técnico e superior. .... 69 Gráfico 19 – Recursos de ensino de microcontroladores utilizados em disciplinas de

ensino técnico e superior. ..................................................................... 69

Gráfico 20 – Ordem de uso dos recursos. ................................................................. 70 Gráfico 21 – Microcontroladores utilizados em disciplinas de ensino técnico e

superior. ................................................................................................ 71

Gráfico 22 – IDE/compiladores utilizados no ensino de microcontroladores em disciplinas de ensino técnico e superior. .............................................. 72

Gráfico 23 – Linguagens de programação utilizadas no ensino de microcontroladores em disciplinas de ensino técnico e superior. ........................................ 72

Gráfico 24 – Softwares simuladores utilizados no ensino de microcontroladores em disciplinas de ensino técnico e superior. .............................................. 73

Gráfico 25 – Kits educacionais utilizados no ensino de microcontroladores em disciplinas de ensino técnico e superior. .............................................. 74

Gráfico 26 – Métodos de ensino utilizados no ensino de microcontroladores em disciplinas de ensino técnico e superior. .............................................. 74

Gráfico 27 – Respostas a respeito da pergunta “A indústria local influência no ensino e escolha do tipo de microcontrolador?”. .............................................. 78

Gráfico 28 – Cursos de ensino técnico e tecnológico. ............................................... 80

Gráfico 29 – Nível de dificuldade dos recursos didáticos. ......................................... 81 Gráfico 30 – Métodos de ensino de microcontroladores. .......................................... 81 Gráfico 31 – Interesse em aprender sobre microcontroladores................................. 83

LISTA DE QUADROS

Quadro 1 – Fabricantes de microcontroladores. ....................................................... 19 Quadro 2 – Respostas a respeito da pergunta “Qual a sua percepção em relação ao

uso de Simulador e/ou Kit Educacional e/ou Montagem/Protoboard?”. . 75

Quadro 3 – Respostas sobre a pergunta “Os alunos solicitaram a utilização de Simulador e/ou Kit Educacional e/ou Montagem/Protoboard?”. ............. 76

Quadro 4 – Respostas sobre a pergunta ”Os alunos falaram de qual recurso gostaram mais ou menos de utilizar?”. ................................................... 77

Quadro 5 – Respostas sobre a pergunta “Há percepção de possíveis evasões sobre a relação da disciplina que ensina microcontroladores contribuindo para isso?”. ..................................................................................................... 78

Quadro 6 – Respostas a respeito da pergunta “Se você utiliza microcontrolador ARM, relate o motivo da sua escolha.”. .................................................. 79

Quadro 7 – Respostas a respeito da pergunta “Fale a respeito da sua percepção em relação ao uso do Kit Educacional, da Montagem/Protoboard e do Simulador?”. ........................................................................................... 82

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

CPU Unidade Central de Processamento CTISM Colégio Técnico Industrial de Santa Maria EEPROM Memória de Programa não Volátil I/O Entrada/Saída IDE Ambiente de Desenvolvimento Integrado LCD Display de Cristal Líquido LEDs Diodo Emissor de Luz PC Computador Pessoal PPC Projeto Pedagógico de Curso PPGEPT Programa de Pósgraduação em Educação Profissional e Tecnológica RAM Memória de Acesso Aleatório RS Rio Grande do Sul UFSM Universidade Federal de Santa Maria USA Estados Unidos da América

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ................................................................................................ 13 1.1 PROBLEMA DE PESQUISA ........................................................................... 14

1.2 OBJETIVOS .................................................................................................... 14 1.2.1 Objetivo Geral ................................................................................................ 14 1.2.2 Objetivos Específicos ................................................................................... 14 1.3 JUSTIFICATIVA .............................................................................................. 15 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................... 17

2.1 MIKROC PRO FOR PIC .................................................................................. 20 2.2 PCWH IDE COMPILER FOR MICROCHIP ..................................................... 21

2.3 MPLAB X IDE .................................................................................................. 23

2.4 PROTEUS DESIGN SUITE 8 .......................................................................... 25 2.5 IDE ARDUINO ................................................................................................. 26 2.6 KIT EDUCACIONAL ........................................................................................ 27 2.7 PROTOBOARD ............................................................................................... 29

2.8 MÉTODO DE ENSINO TOP-DOWN ............................................................... 30 2.9 PLANOS DE ENSINO E PROJETOS PEDAGÓGICOS DE CURSO .............. 31

2.9.1 Planos de ensino ........................................................................................... 32 2.9.2 Projetos Pedagógicos de Curso .................................................................. 40

3 METODOLOGIA ............................................................................................. 47 3.1 DESENHO DO ESTUDO ................................................................................ 47 3.2 AMOSTRA/POPULAÇÃO DA INVESTIGAÇÃO ............................................ 48

3.3 CAMINHO PERCORRIDO PELA INVESTIGAÇÃO E ANÁLISE ESTATÍSTICA ............................................................................................... 48

3.3.1 Questionário web para professores ........................................................... 49 3.3.2 Validação das metodologias de ensino práticas ....................................... 51

4 RESULTADOS ............................................................................................... 55 4.1 PLANOS DE ENSINO E PROJETOS PEDAGÓGICOS DE CURSO ............. 55 4.1.1 Instituições de ensino .................................................................................. 55

4.1.2 Campus ......................................................................................................... 56 4.1.3 Cursos ........................................................................................................... 57 4.1.4 Disciplinas .................................................................................................... 58

4.1.5 Carga horária de disciplina ......................................................................... 59 4.1.6 Número de horas teóricas ........................................................................... 60

4.1.7 Número de horas práticas ........................................................................... 61

4.1.8 Microcontroladores ...................................................................................... 61

4.1.9 Linguagem de programação ....................................................................... 62 4.1.10 IDE ................................................................................................................. 63 4.1.11 Kit educacional ............................................................................................. 63

4.1.12 Software de Simulação ................................................................................ 64 4.2 QUESTIONÁRIO WEB PROFESSORES ....................................................... 65

4.2.1 Instituições de ensino .................................................................................. 65 4.2.2 Disciplinas .................................................................................................... 66 4.2.3 Disciplinas carga horária ............................................................................. 67 4.2.4 Horas teóricas .............................................................................................. 67 4.2.5 Horas práticas .............................................................................................. 68 4.2.6 Horas teóricas/práticas ................................................................................ 69

4.2.7 Quais recursos você utiliza nas suas aulas? ............................................ 69

4.2.8 Enumere a ordem de uso dos recursos. (1 – 4) ......................................... 70 4.2.9 Qual microcontrolador você utiliza nas suas aulas? ................................ 71 4.2.10 Qual compilador e/ou IDE você utiliza nas suas aulas? ........................... 72 4.2.11 Qual linguagem de programação você utiliza nas suas aulas? ............... 72 4.2.12 Qual simulador você utiliza nas suas aulas? ............................................ 73

4.2.13 Qual Kit Educacional você utiliza nas suas aulas? ................................... 74 4.2.14 Qual método de ensino você utiliza nas suas aulas? ............................... 74 4.2.15 Qual a sua percepção em relação ao uso de Simulador e/ou Kit

Educacional e/ou Montagem/Protoboard? ................................................. 75 4.2.16 Os alunos solicitaram a utilização de Simulador e/ou Kit Educacional

e/ou Montagem/Protoboard? ....................................................................... 76 4.2.17 Os alunos falaram de qual recurso gostaram mais ou menos de utilizar?

....................................................................................................................... 77

4.2.18 Há percepção de possíveis evasões sobre a relação da disciplina que ensina microcontroladores contribuindo para isso? ................................ 78

4.2.19 A indústria local influência no ensino e escolha do tipo de microcontrolador? ....................................................................................... 78

4.2.20 Se você utiliza microcontrolador ARM, relate o motivo da sua escolha. 79 4.3 QUESTIONÁRIO WEB ALUNOS ................................................................... 80

4.3.1 Cursos ........................................................................................................... 80 4.3.2 Dê uma nota de 1 a 5 para o nível de dificuldade que você encontrou no

uso do Kit Educacional, Montagem/Protoboard e Simulação. ................. 80 4.3.3 Assinale o(s) método(s) que você gostaria que estive(m) presente em

um curso sobre microcontroladores .......................................................... 81

4.3.4 Fale a respeito da sua percepção em relação ao uso do Kit Educacional, da Montagem/Protoboard e do Simulador? ............................................... 82

4.3.5 Você tem interesse em aprender sobre microcontroladores? ................. 83 5 DISCUSSÃO .................................................................................................. 85

6 CONCLUSÃO ................................................................................................ 88 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................. 89

13

1 INTRODUÇÃO

Ao final da primeira metade do século XX, mais precisamente em 1947, nos

laboratórios da Bell Telephone, os cientistas John Bardeen, Walter Houser Brattain e

William Bradford Shockley, inventaram o transistor. Este dispositivo foi apresentado

à comunidade em 1948, dando início, assim, à era dos semicondutores

(MORIMOTO, 2007, MELCONIAN, 2005, TEXAS, 2016).

A partir da invenção do transistor, começaram a ser criadas técnicas de

miniaturização de componentes, propiciando a aceleração de projetos de

componentes e equipamentos eletrônicos. O ápice foi atingido em 1958 com a

construção do primeiro circuito integrado ou microchip, por Jack S. Kilby da equipe

da Texas Instruments, em Dallas, USA. Posteriormente, no final da década de 70,

houve o surgimento do primeiro microcontrolador (MORIMOTO, 2007, MELCONIAN,

2005, TEXAS, 2016).

Desde a década de 80, a eletrônica digital tornou-se parte fundamental da

vida e do cotidiano da população mundial, uma vez que os microcontroladores se

encontram inseridos na maioria dos produtos e equipamentos eletrônicos, dos mais

variados tipos, usados na rotina diária. Como exemplo, tem-se smartphones,

aparelhos eletrônicos domésticos e industriais, automação industrial e sistemas de

defesa (MELCONIAN, 2005, TANENBAUM, 2007, SMOLNIKAR e MOHORCIC,

2008).

Um microcontrolador pode ser descrito como um sistema computacional

completo, pois possui os circuitos necessários para o desenvolvimento de um

sistema digital programável em um único chip. Internamente, possui unidade central

de processamento (CPU), memória de acesso randômico (RAM), memória de

programa não volátil (EEPROM), portas de entrada/saída (I/O), interrupções,

temporizadores (timers), entre outros (MIYADAIRA, 2010, MCROBERTS, 2011,

SOUZA, 2010a).

Em determinados cursos de educação básica, técnica, tecnológica e superior,

existem disciplinas específicas que desenvolvem circuitos e projetos com

microcontroladores e/ou disciplinas que utilizam sistemas microcontrolados

fabricados para auxiliar no aprendizado e melhorar a compreensão dos conteúdos

programáticos (SMOLNIKAR e MOHORCIC, 2008).

14

Entretanto, a partir de experiências como entusiasta, aluno e docente, foi

possível visualizar que as bibliografias sobre o assunto microcontroladores têm um

enfoque genérico, uma didática muito técnica, com explicação de funcionalidades e

programação sem correlacionamento com situações que possam ser mentalizadas

pelo estudante. Estes fatores, muitas vezes, podem acarretar o desinteresse sobre

esse tema.

No tocante à aplicação prática dos conhecimentos adquiridos no ambiente de

ensino, não existe uma conclusão padrão acerca do melhor ou mais eficaz método a

ser utilizado nas aulas teórico-práticas: o de desenvolver um problema proposto com

componentes em uma matriz de contatos (protoboard), onde é requerido maior

tempo; kits de desenvolvimento, implicando em visualização parcial; ou software de

simulação, que resulta em uma realidade ausente.

Constatadas as lacunas e dificuldades antes descritas, propõem-se avaliar os

recursos didáticos utilizados no ensino de microcontroladores e suas possibilidades

de aplicação, fundado em bibliografia, métodos, técnicas didáticas de estudos,

questionários e experiências adquiridas pelos pesquisadores, e sugerir alternativas

para o ensino de microcontroladores em aulas teórico-práticas.

1.1 PROBLEMA DE PESQUISA

É possível conceber uma forma de facilitar e padronizar/sugerir alternativas

para o ensino de microcontroladores em aulas teórico-práticas?

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 Objetivo Geral

Revisar as tecnologias e métodos de educação empregados atualmente no

ensino de microcontroladores.

1.2.2 Objetivos Específicos

Para alcançar o objetivo pretendido, propõem-se:

15

(i) examinar e avaliar as metodologias aplicadas atualmente pelos professores

nas disciplinas de ensino de microcontroladores;

(ii) examinar e avaliar planos de ensino das disciplinas de ensino de

microcontroladores;

(iii) examinar e avaliar projetos pedagógicos de curso que possuam disciplinas de

ensino de microcontroladores;

(iv) aplicar e avaliar os questionários para professores e alunos com perguntas a

respeito do ensino de microcontroladores;

(v) avaliar o procedimento proposto;

(vi) apresentar os dados analisados.

1.3 JUSTIFICATIVA

Os microcontroladores hoje contribuem significativamente para o

desenvolvimento da sociedade. Eles estão inseridos nas mais diversas formas de

produtos e equipamentos.

Nos cursos de educação básica, técnica, tecnológica e superiores, conteúdos

curriculares possibilitam aos alunos adquirirem capacidades de desenvolverem

circuitos e projetos com microcontroladores e/ou utilizam sistemas microcontrolados

para auxiliar no aprendizado e compreensão dos conteúdos programáticos.

Contudo, as bibliografias que tratam do tema são, em sua maioria, muito

básicas ou muito avançadas: explicam funcionalidades e programação, mas não as

relacionam com áreas e situações específicas. A abordagem é genérica e a didática

muito técnica, acarretando, muitas vezes, na dificuldade de aprendizagem e

desinteresse do aluno.

Não há uma padronização acerca do que deverá ser usado para o ensino, se

é a metodologia top-down ou a bottom-up, qual microcontrolador, qual o compilador

ou ambiente de desenvolvimento integrado (IDE), nem qual a linguagem de

programação.

Em relação à aplicação prática dos conhecimentos adquiridos no ambiente de

ensino, não há um padrão acerca de qual o melhor método a ser utilizado, se é

montagem de projeto com componentes em uma matriz de contatos (protoboard), a

16

utilização de conjuntos didáticos de desenvolvimento (kits) ou a utilização de

software de simulação.

Devido às lacunas observadas, tem-se que é importante uma análise das

tecnologias e métodos de ensino empregados atualmente no ensino de

microcontroladores, a fim de contribuir para a solução dos problemas apontados.

17

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Os microcontroladores estão presentes em diversos tipos de aparelhos

eletroeletrônicos utilizados no cotidiano e seu estudo torna-se cada vez mais

importante. A problemática que se apresenta, contudo, é como fazer para que os

alunos se mantenham interessados no tema e efetivamente, consigam apreender e

aplicar o seu conteúdo.

Conforme o Instituto Central de Ciências Pedagógicas - ICCP (1988, p. 31) “o

ensino é um processo de organização da atividade cognoscitiva", processo que se

manifesta de uma forma bilateral: a aprendizagem, como assimilação do material

estudado ou atividade do estudante, e o ensino como direção deste processo ou

atividade do professor.

A aprendizagem, por sua vez, é o processo no qual o indivíduo se apropria de

informações e conhecimentos que lhe são expostos em razão de sua interação com

o meio, como conceitua Oliveira (1993, p. 57):

[a aprendizagem] é o processo pelo qual o indivíduo adquire informações, habilidades, atitudes, valores, etc, a partir de seu contato com a realidade, o meio de seu contato com a realidade, o meio ambiente, as outras pessoas. É um processo que se diferencia dos fatores inatos, [...] e dos processos de maturação do organismo, independentes da informação do ambiente (a maturação sexual, por exemplo).

Além da dificuldade intrínseca ao tema, no ensino superior e técnico, os

estudantes já possuem um conhecimento sobre conceitos e significados que

dispensam o acompanhamento de um pedagogo, como na educação infantil.

Em vista disso, muitos professores optam pela conduta de se apresentar

como especialistas no conteúdo a ser ensinado, limitando-se a expor seu

conhecimento frente a uma turma de expectadores, que veem, mas nem sempre

entendem, o exposto. Ou seja, o processo é quase que unilateral, centrado nos

adjetivos do lecionador, “a sua arte é a arte da exposição” (LEGRAND, 1976, p.63).

Em contraponto, existem professores dedicados à arte de ensinar, que atuam

como facilitadores da aprendizagem, focados no progresso dos alunos e apreensão

do todo ensinado, incentivando a expressão de ideias e desenvolvimento de novas

ideias sobre um mesmo assunto (ROGERS 1902, 1987). Neste contexto, educar

18

deixa de ser a “arte de introduzir ideia na cabeça das pessoas, mas de fazer brotar

ideias” (WERNER e BOWER, 1984, p. 1-15).

Segundo o psicólogo norte-americano Ausubel (2006), para que a

aprendizagem seja significativa é necessário entender a participação e a importância

das estruturas mentais no processo de ensino e aprendizagem, e os conteúdos

devem ser modificados individualmente, contextualizados e ter significado para o

aluno.

Em relação ao ensino de microcontroladores, é preciso ampliar essa linha de

visão e buscar processos que permitam a verificação acerca do quão efetivamente o

que está sendo ensinado, está sendo aprendido, desde os conceitos mais básicos.

Neste viés, tem-se que os microcontroladores utilizam duas arquiteturas

internas de máquina: a arquitetura Harvard e a arquitetura de Von Neumann,

conforme pode ser observado na Figura 1 a seguir.

Na primeira, do tipo Harvard, Figura 1(a), a CPU é interligada por dois

barramentos às memórias, uma para dados e outra para instruções. Esta é a

utilizada, por exemplo, nos microcontroladores PIC e nas placas Arduino, onde o

barramento de dados é de 8 bits e o de instruções pode ser de 12 a 32 bits

(TANENBAUM, 2007, MCROBERTS, 2011, SOUZA, 2010a).

Já a segunda, na Figura 1(b), a CPU é interligada por um único barramento à

memória, a qual é única para armazenar os dados e as instruções (TANENBAUM,

2007, MCROBERTS, 2011, SOUZA, 2010a).

Figura 1 – Arquiteturas de microcontroladores: (a) Harvard e (b) von Neumann.

(a) (b)

Fonte: (HP SPIN, 2015).

19

Os microcontroladores possuem os circuitos necessários para o

desenvolvimento de um sistema digital programável em um único chip. Isso permite

dizer que são como um "computador em um chip", guardando as devidas

proporcionalidades. No Quadro 1, apresentam-se alguns fabricantes de

microcontroladores e alguns de seus produtos.

Quadro 1 – Fabricantes de microcontroladores.

FABRICANTE PRODUTO

Microchip Technology Famílias PIC 10, 12, 16, 18, 24, 30, 32, 33

Texas Instruments MSP430F1x, MSP430F2x/4x, MSP430FRxx FRAM,

MSP430G2x/i2x, MSP430L09x, MSP430F5x/6x,

MSP432P4x

Atmel Corporation Séries ATmega (usados nas placas Arduino), Atmel

AT91, AT90, ATTiny, Atmel AT89

Fonte: (ATMEL, 2015, MICROCHIP, 2016, TEXAS, 2015).

Sobre as famílias de microcontroladores, existem vários tipos, com diferentes

funcionalidades, capacidades, dimensões e preços, cabendo ao projetista escolher

qual o mais adequado ao seu projeto.

Para programar um deles, pode-se utilizar diferentes linguagens de

programação, conforme o interesse e aptidão. Por exemplo, pode ser a Assembly,

que é uma linguagem de baixo nível, complexa e que pode tornar a programação

demorada, ou uma linguagem de alto nível, como a linguagem C ANSY, que é a

mais usada atualmente, devido à sua eficiência e facilidade de programação, o que

simplifica o processo de programar, desenvolver e fazer as posteriores manutenções

(MIYADAIRA, 2010, SIMPLICIO, 2010, SMOLNIKAR e MOHORCIC, 2008).

Com o intuito de agilizar o trabalho de desenvolvedores, algumas empresas

criaram ambientes de programação e desenvolvimento constituídos de

compiladores, debuggers, simuladores, entre outros. Dentro da linguagem de

programação C ANSY, pode-se citar algumas empresas e seus respectivos

softwares, como por exemplo, a americana Custom Computer Services e o PCWH

IDE Compiler for Microchip, a servia MikroElektronika e o compilador mikroC, e a

20

americana Microchip Technology Inc e a suíte de programação MPLAB, a qual

possui compiladores, debuggers e a opção de integração com os compiladores

citados anteriormente (BREIJO, 2008, SIMPLICIO, 2010, MICROCHIP, 2016).

Para a aplicação da teoria em atividades práticas, é possível fazer uso de

ambientes de simulação virtual, dentre os quais destaca-se o Proteus, o qual é uma

suíte de simulação de circuitos eletrônicos digitais e analógicos e também inclui

microcontroladores. É desenvolvido pela empresa britânica Labcenter Eletrônica e

possui duas interfaces, uma para simulação e criação de layouts de circuitos

eletrônicos, o ISIS, e outra para projetos de circuito impresso, o ARES (BREIJO,

2008, SOUZA, 2010b).

De outro lado, para levar a teoria ao ambiente físico, podem ser utilizados os

kits didáticos, que trazem todos os componentes montados e interligados em um

único equipamento. Cita-se como exemplo de kit didático o XM118, fabricado pela

empresa brasileira Exsto Tecnologia, que é empregado nas aulas práticas de

microcontroladores do Colégio Técnico de Santa Maria (CTISM). A protoboard,

também conhecida como matriz de contatos ou placa de ensaio, proporciona a

montagem e a interligação dos componentes de maneira individual.

A decisão de aplicação de um ou outro método está intrinsecamente ligada ao

professor da matéria. Todavia, mesmo no caso dos professores facilitadores de

aprendizagem, ante a ausência de bibliografia ou material de apoio adequado, nem

sempre é possível implementar o processo de ensino e aprendizagem sobre

microcontroladores de forma satisfatória, lacuna na qual se insere a importância

deste trabalho.

2.1 MIKROC PRO FOR PIC

O compilador mikroC PRO for PIC da MikroElektronika, foi criado para o

desenvolvimento de códigos nos microcontroladores da família PIC, fabricados pela

empresa Microchip. Ele utiliza a linguagem de programação C ANSI, possui

bibliotecas de hardware e software, arquivos de ajuda e um IDE intuitivo, o que

facilita o trabalho do programador (Figura 2) (BREIJO, 2008, SIMPLICIO, 2010,

MIKROE, 2016).

21

Figura 2 – IDE MikroC: (a) Mapa conceitual e (b) inicio da programação.

(a)

(b)

Fonte: Autores.

2.2 PCWH IDE COMPILER FOR MICROCHIP

O PCWH IDE Compiler for Microchip PIC, desenvolvido pela CCS, é uma

suíte completa de ferramentas integradas para o desenvolvimento e depuração de

aplicações para os microcontroladores da família PIC da Microchip. A linguagem de

programação usada é a C ANSI e ela inclui uma IDE para gerenciamento de

projetos, um editor C sensível a contexto, ferramentas para desenvolvimento e

depurador em tempo real (Figura 3). O compilador PCWH suporta as famílias de

22

microcontroladores PIC10, PIC12, PIC16 e PIC18 (BREIJO, 2008, CCS, 2016,

MICROCHIP, 2016).

Figura 3 – PCWH IDE Compiler for Microchip: (a) Mapa conceitual e (b) inicio da

programação.

(a)

23

(b)

Fonte: Autores.

2.3 MPLAB X IDE

O MPLAB X IDE é desenvolvido e fornecido gratuitamente pela empresa

Microchip Technology Inc., também fabricante da família de microcontroladores PIC.

É baseado no código fonte aberto da IDE do NetBeans da Oracle e integra num

único ambiente o gerenciador de projetos, o editor de programa fonte, o compilador,

o simulador, o emulador e quando conectado às ferramentas da Microchip, também

integra o gravador do PIC, facilitando assim o trabalho do programador. É um

software para computador pessoal (PC), desenvolvido para executar nas

plataformas Windows, Mac OS ou Linux (BREIJO, 2008, SIMPLICIO, 2010,

MICROCHIP, 2016).

Para gerar os códigos, a linguagem de programação utilizada pode ser o

Assembly, C, C++ ou podem ser instalados outros compiladores para trabalharem

em conjunto com o MPLAB, como por exemplo, o PCWH IDE Compiler, o PICC Lite,

o C18, o C32, entre outros (Figura 4). Cada compilador possui suas particularidades,

como por exemplo, na forma de configurar os registradores, acessar os periféricos

do microcontrolador ou nas suas bibliotecas (BREIJO, 2008, SIMPLICIO, 2010,

MICROCHIP, 2016).

Figura 4 – MPLAB X IDE: (a) Inicio de programação e (b) mapa conceitual

24

(b)

25

(a)

Fonte: Autores.

2.4 PROTEUS DESIGN SUITE 8

A suíte de simulação de circuitos eletrônicos digitais e analógicos Proteus

Design Suite 8, desenvolvida pela empresa Labcenter Eletrônica, possibilita a

simulação de vários circuitos elétricos e eletrônicos, o qual inclui-se os

microcontroladores (Figura 5). Ela possui duas interfaces, uma para simulação e

criação de layouts de circuitos eletrônicos, o ISIS, e outra para projeto de circuito

impresso, o ARES (BREIJO, 2008, LABCENTER, 2016, SOUZA, 2010) (b).

Figura 5 – Proteus Design Suite 8: (a) Mapa conceitual e (b) inicio de programação.

26

(a)

(b)

Fonte: Autores.

2.5 IDE ARDUINO

A IDE de programação Arduino (Figura 6) é baseada em Wiring1 e

Processing2. É open-source, multiplataforma e foi desenvolvida em Java com

bibliotecas em C/C++. Ela pode ser obtida através do site oficial Arduino, mas há

também outras opções para a programação da placa Arduino, entre as quais podem

1 Wiring é um framework de programação open-source para microcontroladores (BARRAGÁN et al., 2016). 2 Processing é uma linguagem de programação open-source e um ambiente de desenvolvimento integrado (FRY

e REAS, 2016).

27

ser citadas a AVR Studio, AVR reta C, C++ (com avr-gcc e avrdude) (ARDUINO,

2016).

Figura 6 – IDE oficial Arduino: (a) Mapa conceitual e (b) inicio de programação.

(a)

(b)

Fonte: Autores.

2.6 KIT EDUCACIONAL

Os kits educacionais possuem em um só lugar, diversos componentes

eletrônicos ligados a um microcontrolador. Alguns fabricantes fornecem apostila,

roteiros de experiências, programas exemplos e guia rápido para o uso pelos alunos.

Um desses fabricantes é a empresa brasileira Exsto Tecnologia, que tem uma

linha específica para o ensino de microcontroladores e microprocessadores.

Atualmente, ela trabalha com microcontroladores de 8 bits da família PIC18F,

microcontroladores de 8 bits 8031 e 8051, e os avançados microprocessadores de

32 bits ARM (Figura 7) (EXSTO, 2016).

28

Figura 7 – Kits educacionais microcontrolados da empresa Exsto.

XM118 – PIC18F

XM852 – 8051

XM853 – 89S52

XM700 – ARM7 (Cortex-M3)

Fonte: (EXSTO, 2016).

Kato (2013) desenvolveu, na disciplina de Laboratório de Microcontroladores

e Aplicações do curso de Engenharia de Computação da Universidade Federal de

São Carlos – UFSCar, um kit didático baseado na família de microcontroladores Intel

8051. Esse kit era composto de microcontrolador Intel 8051, placa perfurada, diodos

emissores de luz (LEDs), teclado básico formado por botões de pulso,

potenciômetro, display de cristal líquido (LCD), conversor ADC0808 e componentes

eletrônicos básicos.

Para auxiliar em seu trabalho, Kato (2013) efetuou uma revisão bibliográfica e

citou alguns autores e artigos descritos a seguir. Hamrita et al. (2005) descreve a

utilização de placas montadas com os microcontroladores da Motorola 68HC11 nas

29

disciplinas de introdução aos microcontroladores e microcontroladores avançados.

Ma et al. (2010) desenvolveram um kit didático baseado em microcontrolador AVR

ATmega de baixo custo para ser utilizado no curso de graduação em Engenharia

Mecânica. O kit consistia em display de sete segmentos, display LCD, teclado básico

formado por botões de pulso, comunicação serial, barra com oito LEDs e

componentes eletrônicos básicos.

Choi (2008) descreve que no ensino de microcontroladores do curso de

Engenharia Elétrica da Universidade North Florida, nos EUA, utilizam uma placa de

desenvolvimento CSM-12C32 da Axiom Manufacturing, equipada com

microcontrolador MC9S12C32 da Freescale e utilizam uma protoboard para

montagem de projetos com interruptores, LEDs, LCD, entre outros.

Ferlin e Pilla Jr. (2004) descrevem que, na disciplina de Microprocessador do

curso de Engenharia da Computação do Centro Universitário Positivo – UnicenP,

utilizam na montagem de projetos microcontroladores baseados na família do

microcontrolador 8051 da Intel, LCD, botões, LEDs, memória RAM externa, interface

serial, conversor analógico digital e digital analógico.

2.7 PROTOBOARD

A protoboard, também conhecida como matriz de contatos, placa de ensaio

ou breadboard, proporciona a montagem e interligação dos componentes de

maneira individual, o que traz um maior contato e visualização das ligações dos

componentes (Figura 8) (MEKONNEN, 2014).

Figura 8 – Protoboard montada com microcontrolador PIC18F4550 controlando um

LED vermelho.

30

Fonte: Autores.

2.8 MÉTODO DE ENSINO TOP-DOWN

A metodologia de ensino mais utilizada nas salas de aula é a da teoria

primeiro, seguida pela prática, botom-up, dita “de baixo para cima”. A metodologia

de ensino top-down, que significa “de cima para baixo”, sugere uma inversão nesta

forma.

Andrades et al. (2013) defendem que a metodologia top-down deve ser

tratada como um complemento de métodos e não como um método único e

absoluto. Afirma inexistir somente um caminho para a prática docente, que as

situações são variadas, e, portanto, deve-se analisar o contexto, já que a

metodologia permite maior flexibilidade e adaptabilidade. Descrevem a aplicação

desse método no ensino de microcontroladores da família PIC em um curso técnico

da rede Fundação de Apoio à Escola Técnica (FAETEC-RJ), baseado na

experiência e aplicações da proposta pelos professores do CEFET-RJ, e

apresentada no COBENGE 2006. Citam ainda, que essa metodologia é encontrada

em outros países, como descrito abaixo:

o Departamento de Engenharia Eletrônica e Elétrica da University of Bath, Reino Unido, aplicando novas formas de ensino mais contextualizadas, atendendo às habilidades requeridas pelo atual mercado; o Departamento de Eletrônica de l’IUFM (L'Institut Universitaire de Formation des Maîtres Midi-Pyrénées), região dos médios Pirineus, sudoeste da França, adotando uma abordagem sistêmica para a formação dos professores que ensinam eletrônica nos liceus técnicos e profissionais; e Sanderson (1988) que fez uma proposta de aplicação da abordagem top-down ao DeVry Institutes of

31

Technology para uso em seu currículo técnico de eletrônica para o estudo de dispositivos semicondutores. A proposta foi aceita e aplicada em nível nacional, obtendo excepcionais resultados dos graduados no tocante à adaptação a novos e diferentes sistemas.

2.9 PLANOS DE ENSINO E PROJETOS PEDAGÓGICOS DE CURSO

As instituições de ensino técnico e superior ofertam variados cursos, cujos

conteúdos são organizados em disciplinas. Cada disciplina possui um plano de

ensino, também chamado de programa da disciplina, que é um documento

elaborado e planejado pelo professor, seguindo o plano pedagógico do curso ou

instituição, que norteará o trabalho docente, facilitando o acompanhamento da

disciplina pelos alunos (ANASTASIOU e ALAVES, 2009, GIL, 2012, SPUDEIT,

2014).

Segundo Libâneo (2001), define-se plano de ensino como uma ferramenta de

organização dos conhecimentos, atividades e metodologias que se pretende realizar

em uma determinada aula, visando alcançar objetivos junto aos educandos. O plano

de ensino é composto por informações relevantes para o desenvolvimento das

atividades, como objetivos, conteúdos programáticos, avaliações, metodologia,

bibliografia básica e complementar, entre outras. Não há um documento modelo

absoluto, mas se deve seguir uma sequência coerente e apresentar os elementos

necessários para o processo de ensino e aprendizagem (GIL, 2012, LIBÂNEO 2001,

SPUDEIT, 2014).

Para sua elaboração, Spudeit (2014) cita que “os professores precisam

considerar o conhecimento do mundo, o perfil dos alunos e o projeto pedagógico da

instituição, para então tratar [dos] elementos que constituem o plano de ensino”. É

preciso também, segundo Sant’anna et al. (1995) e Rezende (2016), o

conhecimento de que o processo de ensino e aprendizagem é composto de uma

sequência de cinco etapas, que se inicia com a preparação e apresentação dos

objetivos, conteúdos e tarefas; desenvolvimento da nova matéria; consolidação

(fixação, exercícios, recapitulação, sistematização); síntese integradora e aplicação;

e a avaliação. Para Padilha (2001) e Rezende (2016), a elaboração do plano deve

seguir seis passos, que são a determinação dos objetivos; seleção e organização

dos conteúdos; análise da metodologia de ensino e dos procedimentos adequados;

32

seleção de recursos tecnológicos; organização das formas de avaliação; e

estruturação do plano de ensino.

2.9.1 Planos de ensino

Os planos de ensino apresentados a seguir pertencem a diferentes

instituições de ensino que ofertam cursos técnico, tecnológico e superior, e foram

obtidos através de buscas e pesquisa efetuadas nos websites das instituições.

Universidade Federal de Santa Maria:

a) Colégio Técnico Industrial:

curso Técnico Subsequente em Eletrônica, disciplina

Microprocessadores e Microcontroladores, com carga horária de 72 h.

Estuda microcontroladores da família PIC18. Linguagem de

programação Assembly e C. Kit didático XM118 - PIC18F EXSTO.

Montagem em Protoboard. Compilador mikroC. Simulador Proteus

(CTISM, 2017a);

curso Técnico Subsequente em Automação Industrial, disciplina


Estuda microcontroladores da família PIC18. Linguagem de

programação Assembly e C. Kit didático XM118 - PIC18F EXSTO.

Montagem em Protoboard. Compilador mikroC. Simulador Proteus

(CTISM, 2017b);

curso Superior de Tecnologia em Eletrônica Industrial, disciplina

Microcontroladores I, com carga horária de 75 h. Estuda

microcontroladores da família PIC18. Linguagem de programação C.

Kit didático XM118 - PIC18F EXSTO. Montagem em Protoboard.

Compilador mikroC. Simulador Proteus (CTISM, 2017c);


Microcontroladores II, com carga horária de 60 h. Estuda

microcontroladores ARM e da família PIC18. Linguagem de

programação C. Kit didático XM118 - PIC18F EXSTO. Montagem em

Protoboard. Compilador mikroC. Simulador Proteus (CTISM, 2017d).

33

Universidade Estadual Paulista:

a) Campus Experimental de Sorocaba:

curso de Engenharia de Controle e Automação, disciplina Sistemas

Microprocessados II, com carga horária de 90 h. A carga horária foi

dividida em 60 h de atividades teóricas e 30 h de atividades práticas.

Estuda microcontroladores da família 8051, linguagem de programação

Assembly (UNESP, 2017a);

curso de Engenharia de Controle e Automação, disciplina Sistemas

Microprocessados I, com carga horária de 90 h. A carga horária foi



Assembly, kit didático SDM 9431 da Datapool, Protoboard (UNESP,

2017b).

Universidade Federal de Goiás:

a) Campus Goiânia:

curso de Engenharia Elétrica, disciplina de Microprocessadores e

Microcontroladores, com carga horária de 60 h. Estuda

microcontroladores da família 8051 e PIC e microprocessadores 8085,

8086, 8088, linguagem de programação Assembly (UFG, 2016a);

curso de Engenharia Elétrica, disciplina de Laboratório de



Assembly, kit didático (UFG, 2016b).

Universidade Federal de Santa Catarina:

a) Campus Florianópolis:

curso de Engenharia Eletrônica, disciplina de Microprocessadores, com

carga horária de 72 h. Estuda microcontroladores ARM e da família

8051, linguagem de programação Assembly e C (UFSC, 2017 a);

curso de Engenharia Elétrica, disciplina de Microprocessadores, com

carga horária de 72 h. Estuda microcontroladores ARM e da família

8051, linguagem de programação Assembly e C (UFSC, 2017b).

34

b) Campus Araranguá:

curso de Engenharia de Computação, disciplina de


A carga horária foi dividida em 36 h de atividades teóricas e 36 h de

atividades práticas, intercaladas na semana. Estuda

microcontroladores da família PIC, linguagem de programação

Assembly e C, simulador Proteus (UFSC, 2016c).

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul:

a) Campus Camaquã:

curso Técnico em Automação Industrial, disciplina de


microcontroladores família PIC18 e Arduino, linguagem de

programação C e C++, IDE MPLAB (IFRS, 2017a).

b) Campus Farroupilha:

curso de Engenharia de Controle e Automação, disciplina de


microcontroladores da família PIC16F628A, linguagem de

programação Assembly e C (IFRS, 2017b);

curso de Engenharia de Controle e Automação, disciplina de Projeto de

Sistemas Microcontrolados, com carga horária de 60 h. Estuda


programação Assembly e C (IFRS, 2017b).

c) Campus Restinga - Porto Alegre:



microcontroladores da família PIC e 8051 (família AT89S8252 ATMEL).

Linguagem de programação Assembly e C. Kit didático para

microcontrolador PIC18F e microcontrolador Arduíno Uno. Montagem

Protoboard (IFRS, 2017c);

Curso Técnico em Eletrônica, disciplina Microprocessadores e


35

microcontroladores da família PIC e 8055. Linguagem de programação

Assembly (IFRS, 2017d).

Universidade Federal do Pampa:

a) Campus Alegrete:

curso de Engenharia de Telecomunicações, disciplina de



programação Assembly (UNIPAMPA, 2017a);

curso de Engenharia Elétrica, disciplina de Microcontroladores, com

carga horária de 60 h. Estuda microcontroladores da família PIC,

linguagem de programação Assembly (UNIPAMPA, 2017b);

curso de Ciência da Computação, disciplina de Microcontroladores,

com carga horária de 60 h. Estuda microcontroladores da família PIC,

linguagem de programação Assembly (UNIPAMPA, 2017c).

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Santa Catarina:

a) Campus São José:

curso de Engenharia de Telecomunicações, disciplina de

Microprocessadores, com carga horária de 72 h. A carga horária foi



C (IFSC, 2017a).

Instituto Federal de Educação do Tocantins:

a) Campus Palmas:

curso Superior de Tecnologia em Sistemas Elétricos, disciplina

Eletrônica Digital e Microcontroladores, com carga horária de 100 h. A

carga horária foi dividida em 70 h de atividades teóricas e 30 h de

atividades práticas. Estuda microcontroladores da família PIC,

linguagem de programação C (IFT, 2017a).

36

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Fluminense:

a) Campi Campos dos Goytacazes – RJ:

curso Engenharia de Controle e Automação, disciplina


Estuda o microprocessador 8086 e microcontroladores da família

PIC16F877. Linguagem de programação Assembly e C (IFRJ, 2017a).

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba:

a) Campus João Pessoa:

curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial, disciplina


A carga horária foi dividida em 3 h de atividades teóricas, 30 h de

atividades práticas e 50 h de atividades teóricas/práticas. Estuda

microcontroladores da família PIC. Linguagem de programação C,

Montagem em Protoboard, Simulador (IFPB, 2017a).

b) Campus Cajazeiras:



microcontroladores da família PIC16F877A. Linguagem de

programação C, Montagem em Protoboard (IFPB, 2017b).

Universidade Federal de Lavras:

a) Curso de Engenharia de Controle e Automação, disciplina Introdução aos

Sistemas Embarcados e Microcontroladores, com carga horária de 68 h. A

carga horária foi dividida em 34 h de atividades teóricas e 34 h de

atividades práticas. Estuda microcontroladores da família PIC. Linguagem

de programação Assembly e C (UFL, 2017).

Universidade do Planalto Catarinense:

a) Campus Lages:

curso Engenharia Elétrica, disciplina Microprocessadores/


microcontroladores da família PIC. Linguagem de programação

37

Assembly e C. Kit didático microcontrolador PIC18f4520 (UNIPLAC,

2017a);




Assembly e C. Kit didático microcontrolador PIC (UNIPLAC, 2017b).

Universidade Tecnológica Federal do Paraná:

a) Campus Curitiba:

curso de Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase

Eletrônica/Telecomunicações, disciplina de Microcontroladores, com

carga horária de 90 h. A carga horária foi dividida em 30 h de

atividades teóricas e 60 h de atividades práticas. Estuda

microcontroladores da família 8051, linguagem de programação

Assembly, Kit didático P52 (UTFPR, 2017a);

curso de Engenharia de Computação, disciplina de Sistemas

Microcontrolados, com carga horária de 60 h. A carga horária foi



C, Kit didático P52 (UTFPR, 2017b).

curso Superior de Tecnologia em Sistemas de Telecomunicações,

disciplina Sistemas Microcontrolados, com carga horária de 80 h.

Estuda microcontroladores ATmega328. Linguagem de programação C

(UTFPR, 2017c).

curso Engenharia de Controle e Automação, disciplina Sistemas



Estuda microcontroladores da família PIC. Linguagem de programação

Assembly e C (UTFPR, 2017d).

curso Engenharia Elétrica, disciplina Sistemas Microcontrolados, com



38


Assembly e C (UTFPR, 2017e).

curso Engenharia Eletrônica, disciplina Microcontroladores, com carga

horária de 90 h. A carga horária foi dividida em 30 h de atividades

teóricas e 60 h de atividades práticas. Estuda microcontroladores da

família 8051 e PIC. Linguagem de programação Assembly (UTFPR,

2017f).

b) Campus Campo Mourão:

curso Ciência da Computação, disciplina Sistemas


dividida em 34 h e atividades teóricas, 34 h de atividades práticas e

4 h de atividades práticas supervisionadas. Estuda

microcontroladores da família 8051. Linguagem de programação

Assembly e C (UTFPR, 2017g);

curso Engenharia Eletrônica, disciplina Microntroladores, com carga


teóricas e 60 h de atividades práticas. Estuda microcontroladores

da família 8051. Linguagem de programação Assembly (UTFPR,

2017h).

c) Campus Cornélio Procópio:

curso Engenharia de Computação, disciplina Sistemas



Estuda microcontroladores da família PIC18F4550. Linguagem de

programação Assembly e C (UTFPR, 2017i);

curso Engenharia de Controle e Automação, disciplina Sistemas



Estuda microcontroladores da família PIC. Linguagem de programação

Assembly e C (UTFPR, 2017j);

curso Engenharia Elétrica, disciplina Sistemas Microcontrolados com



39


Assembly e C (UTFPR, 2017l).

d) Campus Medianeira:



atividades teóricas, 34 h de atividades práticas e 4 h atividades práticas

supervisionadas. Estuda microcontroladores da família PIC e ARM.

Linguagem de programação Assembly e C. MPLAB-IDE, Compilador

XC8 (UTFPR, 2017m).

e) Campus Pato Branco:

curso Engenharia de Computação, disciplina Sistemas


dividida em 34 h de atividades teóricas, 34 h de atividades práticas e 4

h de atividades práticas supervisionadas. Estuda microcontroladores

da família MSP430, PIC e ARM. Linguagem de programação

Assembly. Kit MSP430 e simulação Code Composer (UTFPR, 2017n);



atividades teóricas, 51 h de atividades práticas e 5 h de atividades

práticas supervisionadas. Estuda microcontroladores da família

MSP430, PIC e ARM. Linguagem de programação Assembly. Kit

MSP430 e simulação Code Composer (UTFPR, 2017o).

f) Campus Ponta Grossa:



teóricas, 68 h de atividades práticas e 6 h de atividades práticas

supervisionadas. Estuda microcontroladores da família PIC. Linguagem

de programação Assembly e C. Kit didático PIC Genios (UTFPR,

2017p);

curso Ciência da Computação, disciplina Sistemas Microcontrolados,

com carga horária de 60 h. A carga horária foi dividida em 28 h de

atividades teóricas, 28 h de atividades práticas e 4 h de atividades

40

práticas supervisionadas. Estuda microcontroladores da família PIC.

Linguagem de programação Assembly (UTFPR, 2017q);


Sistemas Microprocessador, com carga horária de 112 h. Estuda


Assembly. (UTFPR, 2017r).

g) Campus Toledo:



teóricas, 68 h de atividades práticas e 6 h de atividades práticas

supervisionadas. Estuda microcontroladores da família PIC18F877.

Linguagem de programação Assembly e C (UTFPR, 2017s).

Anhanguera Educacional:

a) Campus Ribeirão Preto/SP:

curso de Engenharia Elétrica, disciplina de Microprocessadores e


microcontroladores da família 8051, linguagem de programação

Assembly (AE, 2017).

ETEC, Centro Paula Souza – SP:

a) Habilitação Profissional Técnico Integrado em Automação Industrial,

disciplina Microcontroladores, com carga horária de 82 h. A carga horária

foi dividida em 14 h de atividades teóricas, 6 h de atividades práticas e 58

h de atividades teóricas/práticas. Estuda microcontroladores da família

8051 e PIC16F, linguagem de programação Assembly e C (ETEC, 2016).

2.9.2 Projetos Pedagógicos de Curso

Os projetos pedagógicos de curso apresentados a seguir pertencem a

instituições de ensino técnico, tecnológico e superior, e foram obtidos através de

buscas e pesquisa efetuadas nos websites das instituições.

41

Universidade Federal de Santa Catarina:

a) Campus Joinville:

curso de Engenharia Mecatrônica, disciplina de Microcontroladores,

com carga horária de 54 h. Estuda microcontroladores da família ARM,

linguagem de programação Assembly e C (UFSC, 2016d).

curso de Engenharia Aeroespacial, disciplina de Microcontroladores,

com carga horária de 54 h. Estuda microcontroladores da família ARM,

linguagem de programação Assembly e C (UFSC, 2016e).

Universidade Federal de Pelotas:

a) curso de Ciência da Computação, disciplina de Microcontroladores, com

carga horária de 68 h. Estuda microcontroladores da família 8051 e PIC,

linguagem de programação Assembly e C (UFPel, 2017a).

b) curso de Engenharia de Computação, disciplina de Microprocessadores,

com carga horária de 68 h. Estuda microcontroladores da família 8051 e

PIC, linguagem de programação Assembly e C (UFPel, 2017b).

c) curso de Engenharia Eletrônica, disciplina de Microprocessadores, com

carga horária de 68 h. A carga horária foi dividida em 51 h de atividades


família 8051 e PIC, linguagem de programação Assembly e C (UFPel,

2017c).

d) curso de Engenharia de Controle e Automação, disciplina de

Microcontroladores, com carga horária de 68 h. Estuda microcontroladores

da família 8051 e PIC, linguagem de programação Assembly e C (UFPel,

2017d).

Instituto Federal do Paraná:

a) Campus Curitiba:

curso Técnico Subsequente em Telecomunicações, disciplina

Microcontroladores, com carga horaria de 67 h. Estuda


Assembly (IFPR, 2017a);

42

curso Técnico Integrado em Eletrônica, disciplina Microprocessadores

e Microcontroladores, com carga horaria de 134 h. Estuda


Assembly e C (IFPR, 2017b).

b) Campus Telêmaco Barbosa:

curso Tecnologia em Automação Industrial, disciplina Sistemas

Microcontrolados, com carga horaria de 67 h. Estuda

microcontroladores família PIC. Linguagem de programação Assembly

e C (IFPR, 2017c);

curso Técnico Integrado em Automação Industrial, disciplina

Microcontroladores e Microprocessadores, com carga horaria de 100 h.

Estuda microcontroladores família PIC e 8051. Linguagem de

programação Assembly e C (IFPR, 2017d).

Instituto Federal de Santa Catarina:

a) Campus Chapecó:

curso Engenharia de Controle e Automação, disciplina


microcontroladores família PIC e 8051. Linguagem de programação

Assembly e C (IFSC, 2017b).

b) Campus Criciúma:

curso Engenharia Mecatrônica, disciplina Eletrônica Digital II, com

carga horaria de 72 h. A carga horária foi dividida em 36 h de


microcontroladores da família AVR. Linguagem de programação C

(IFSC, 2017c).

c) Campus Florianópolis:

curso Técnico Integrado em Eletrônica, disciplina Microcontroladores,

com carga horaria de 80 h. Estuda microcontroladores família AVR e

Arduino. Linguagem de programação C (IFSC, 2017d);

curso Técnico Subsequente em Eletrônica, disciplina


43

microcontroladores família AVR e Arduino. Linguagem de programação

C (IFPR, 2017e);

curso Superior de Tecnologia em Sistemas Eletrônicos, disciplina


microcontroladores da família PIC, AVR e 8051. Linguagem de

programação Assembly e C (IFSC, 2017f);

curso Engenharia Eletrônica, disciplina Microprocessadores com carga

horaria de 72 h. A carga horária foi dividida em 36 h de atividades


família 8051. Linguagem de programação Assembly (IFSC, 2017g);

curso Engenharia Eletrônica, disciplina Microcontroladores I, com carga



família 8051, AVR e Arduino. Linguagem de programação Assembly e

C (IFSC, 2017g);

curso Engenharia Eletrônica, disciplina Microcontroladores II, com



microcontroladores da família ARM. Linguagem de programação

Assembly (IFSC, 2017g);

curso Engenharia Elétrica, disciplina Microprocessadores I, com carga



família AVR e Arduino. Linguagem de programação Assembly e C

(IFSC, 2017h);

curso Engenharia Mecatrônica, disciplina Eletrônica Digital II, com



microcontroladores família AVR e Arduino. Linguagem de programação

Assembly e C (IFSC, 2017i).

d) Campus Itajaí:

curso Engenharia Elétrica, disciplina Microcontroladores I com carga


44



(IFSC, 2017j).

e) Campus Jaraguá do Sul:

curso Engenharia Elétrica, disciplina Microprocessadores I, com carga



família 8051. Linguagem de programação Assembly (IFSC, 2017l).

f) Campus Joinville:

curso Engenharia Elétrica, disciplina Microcontroladores I, com carga




(IFSC, 2017m).

g) Campus Lages:

curso Técnico Subsequente Mecatrônica, disciplina Microcontroladores,

com carga horaria de 60 h. Estuda microcontroladores família PIC.

Linguagem de programação Assembly e C (IFSC, 2017n).

h) Campus São José:

curso Engenharia de Telecomunicações, disciplina

Microprocessadores, com carga horaria de 72 h. A carga horária foi


Estuda microcontroladores da família 8051. Linguagem de

programação C (IFSC, 2017o).

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul:

a) Campus Rio Grande:

curso Técnico em Automação Industrial, disciplina Eletrônica Digital,

com carga horária de 74 h. Estuda microcontroladores da família 8051

e PIC. Linguagem de programação C (IFRS, 2017e).

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Minas Gerais:

a) Campus Ouro Preto:

45

curso Técnico em Automação Industrial Integrado ao Ensino Médio,

disciplina Projetos de Automação, com carga horária de 133 h. A carga

horária foi dividida em 66,5 h de atividades teóricas e 66,5 h de

atividades práticas. Estuda placas microcontroladas Arduino.

Linguagem de programação C (IFMG, 2017);

curso Técnico em Automação Industrial Integrado ao Ensino Médio,

disciplina Eletrônica Digital II, com carga horária de 67 h. Estuda


Assembly (IFMG, 2017).

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte:

a) Campus Ceará-Mirim:

curso Técnico Subsequente em Equipamentos Biomédicos, disciplina


microcontroladores da família PIC e placas Arduino. Linguagem de

programação C, kit didático microcontrolador PIC e Arduino. Simulador

Proteus (IFRN, 2017a);

curso Técnico Integrado em Equipamentos Biomédicos, disciplina


microcontroladores da família PIC e placas Arduino. Linguagem de

programação C, kit didático microcontrolador PIC e Arduino. Simulador

Proteus (IFRN, 2017a).

b) Campus Natal Central:




Assembly e C (IFRN, 2017b).

c) Campus Parnamirim:

curso Técnico Subsequente em Mecatrônica, disciplina Projetos de

Sistemas Microcontrolados, com carga horária de 90 h. Estuda

microcontroladores da família PIC, 8051 e ARM. Linguagem de

programação Assembly e C (IFRN, 2017c);

46

curso Técnico Integrado em Mecatrônica, disciplina Microcontroladores,

com carga horária de 60 h. Estuda microcontroladores da família PIC,

8051 e ARM. Linguagem de programação Assembly e C (IFRN,

2017d).

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba:

a) Campus João Pessoa:

curso Engenharia Elétrica, disciplina Microcontroladores, com carga

horária de 67 h. Estuda microcontroladores da família PIC. Linguagem

de programação C (IFPB, 2017c).

Instituto Federal de Educação do Tocantins:

a) Campus Palmas:

curso de Engenharia Elétrica, disciplina Sistemas Microcontrolados,

com carga horária de 80 h. A carga horária foi dividida em 40 h de


microcontroladores da família PIC, linguagem de programação C, Kit

microcontrolador PIC16F877A Mosaico (IFT, 2017b).

47

3 METODOLOGIA

3.1 DESENHO DO ESTUDO

Para esse trabalho, foi efetuada uma pesquisa bibliográfica sobre

microcontroladores, a qual consiste em realizar uma pesquisa em documentos

escritos, que, como define Lakatos e Marconi (2009, p.44):

trata-se de levantamento de toda a bibliografia já publicada, em forma de livros, revistas publicações avulsas e imprensa escrita. Sua finalidade é colocar o pesquisador em contato direto com tudo aquilo que foi escrito sobre determinado assunto, com o objetivo de permitir ao cientista o reforço paralelo na análise de suas pesquisas ou manipulação de suas informações.

Foram seguidos alguns passos para o desenvolvimento do trabalho, que

segundo Lakatos e Marconi (2009, p.44) “a pesquisa bibliográfica compreende oito

fases distintas: Escolha do tema; Elaboração do plano de trabalho; Identificação;

Localização; Compilação; Fichamento; Análise e interpretação; Redação”.

O enfoque metodológico foi embasado no Estudo de Caso, que de acordo

com Gil (1995), não segue um roteiro rigoroso, nem restritivo, mas pode-se seguir

quatro fases: delimitação da unidade-caso, coleta de dados, seleção e análise dos

dados e elaboração do relatório.

Na fase da coleta de dados foram utilizadas a pesquisa qualitativa, que

segundo Reis (2008, p. 57), “tem como objetivo interpretar e dar significados aos

fenômenos analisados. Nessa abordagem, os resultados não são traduzidos em

números, unidades de medidas ou categorias homogêneas de um problema”. Já na

pesquisa quantitativa, que para Fonseca (2002, p. 20):

[...] os resultados da pesquisa quantitativa podem ser quantificados. Como as amostras geralmente são grandes e consideradas representativas da população, os resultados são tomados como se constituíssem um retrato real de toda a população alvo da pesquisa. A pesquisa quantitativa se centra na objetividade. Influenciada pelo positivismo, considera que a realidade só pode ser compreendida com base na análise de dados brutos, recolhidos com o auxílio de instrumentos padronizados e neutros. A pesquisa quantitativa recorre à linguagem matemática para descrever as causas de um fenômeno, as relações entre variáveis, etc. A utilização conjunta da pesquisa qualitativa e quantitativa permite recolher mais informações do que se poderia conseguir isoladamente.

48

3.2 AMOSTRA/POPULAÇÃO DA INVESTIGAÇÃO

A amostra da população da investigação, segundo Fonseca (2002, p. 53), “é a

menor representação de um todo maior considerado para a pesquisa. As conclusões

ou generalizações a respeito do todo serão feitas tomando como base a amostra”.

Para Doxsey e De Riz (2002-2003, p. 44-5) a amostra delimita o foco do

estudo, permite “reduzir o número de sujeitos numa pesquisa, sem risco de invalidar

resultados ou de impossibilitar a generalização para a população como um todo”. A

amostra propicia ao estudo algumas vantagens como menor custo, dados e

resultados fidedignos e em um tempo menor.

Neste trabalho foi realizado um estudo de caso com 47 planos de ensino e 34

projetos pedagógicos de curso, distintos, de instituições de ensino técnico,

tecnológico e superior. O questionário web aplicado foi enviado a 32 professores de

cursos técnicos, tecnológicos e superiores do Rio Grande do Sul (RS) – Brasil, que

ministram a disciplina de microcontroladores ou afins, sendo que 8 professores o

responderam. A validação das metodologias de ensino práticas contou com 11

alunos de cursos técnicos e tecnológicos de Santa Maria, RS – Brasil, sendo que

destes, 9 responderam ao questionário web.

3.3 CAMINHO PERCORRIDO PELA INVESTIGAÇÃO E ANÁLISE ESTATÍSTICA

Para avaliar os planos de ensino e projetos pedagógicos de curso, foram

realizadas buscas na web com as palavras chaves “plano de ensino

microcontroladores”, “ppc microcontroladores”, “projeto pedagógico

microcontroladores”, e buscas em sites de instituições de ensino técnico, tecnológico

e superior. Foi dada prioridade na busca pelos planos de ensino, e quando não eram

encontrados, procurava-se projetos pedagógicos de curso. Não houve duplicidade

nos dados. Para avaliar a percepção dos professores em relação ao ensino de

microcontroladores, foi aplicado um questionário web. A percepção dos alunos foi

avaliada através de uma aula demonstrativa das três metodologias práticas e um

questionário web.

49

3.3.1 Questionário web para professores

Para a obtenção dos dados com os professores, foi aplicado um questionário

web, apresentado a seguir, com questões de múltiplas escolhas/compostas. Foi

enviado o link do questionário para o informante via e-mail.

“AVALIAÇÃO DOS RECURSOS DIDÁTICOS PARA O ENSINO DE MICROCONTROLADORES”.

FORMULÁRIO/QUESTIONÁRIO

Programa de pósgraduação em Educação Profissional e Tecnológica PPGEPT Projeto registro

042613 – Parecer 1.635.250

Você está sendo convidado a participar da Pesquisa “AVALIAÇÃO DOS RECURSOS DIDÁTICOS

PARA O ENSINO DE MICROCONTROLADORES”.

Este estudo está sendo desenvolvido junto ao Programa de PósGraduação em Educação

Profissional e Tecnológica (PPGEPT), com registro no Comitê de Ética da UFSM sob nº

55662516.1.0000.5346.

Mestrando: Elvandi da Silva Júnior

Orientador: Álysson Raniere Seidel

Coorientador: Leila Maria Araújo Santos

Os responsáveis pelo presente projeto se comprometem a preservar a confidencialidade dos dados dos participantes envolvidos no trabalho, que serão coletados por meio de um questionário web com questões de múltiplas escolhas/compostas.

Informam, ainda, que estas informações serão utilizadas, única e exclusivamente, no decorrer da execução do presente projeto e que as mesmas somente serão divulgadas de forma anônima, bem como serão mantidas no seguinte local: UFSM, Avenida Roraima, 1000, prédio 05, sala 139, 97105900 Santa Maria RS. Por um período de cinco anos, sob a responsabilidade de Álysson Raniere Seidel. Após este período os dados serão destruídos.

Este projeto de pesquisa foi revisado e aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa com Seres Humanos da UFSM em 13/07/16, com o registro no Comitê de Ética da UFSM sob nº 55662516.1.0000.5346. Projeto registro 042613 Parecer 1.635.250. *Obrigatório

1. Nome do Professor *

2. Instituição de Ensino *

3. Disciplina

4. Horas aula

5. Horas aula teóricas

6. Horas aula práticas

7. Horas aula teóricas/práticas

8. Quais recursos você utiliza nas suas aulas? Marque todas que se aplicam.

50

Simulador

Montagem/Protoboard

Kit Educacional

Outro:

9. Enumere a ordem de uso dos recursos. (1 – 4) Marcar apenas uma oval por linha.

10. Qual microcontrolador você utiliza nas suas aulas? Marque todas que se aplicam.

Microchip Família PIC

Texas MSP

ATMEL AVR

Arduino

Outro:

11. Qual compilador e/ou IDE você utiliza nas suas aulas? Marque todas que se aplicam.

MIKROC PRO FOR PIC

MPLAB X IDE

IDE Arduino

AVR STUDIO

PCWH IDE COMPILER FOR MICROCHIP

Outro:

12. Qual linguagem de programação você utiliza nas suas aulas? Marque todas que se aplicam.

C

C++

Assembly

Outro:

13. Qual simulador você utiliza nas suas aulas? Marque todas que se aplicam.

PROTEUS DESIGN SUITE

Outro:

Simulador Montagem/Protoboard Kit Educacional Outro

1

2

3

4

51

14. Qual Kit Educacional você utiliza nas suas aulas? Marque todas que se aplicam.

Exsto XM118 – PIC18F

Outro:

15. Qual método de ensino você utiliza nas suas aulas? Marque todas que se aplicam.

Topdown / Prática teoria

Botomup / Teoria – prática

Outro:

16. Qual a sua percepção em relação ao uso de Simulador e/ou Kit Educacional e/ou

Montagem/Protoboard?

17. Os alunos solicitaram a utilização de Simulador e/ou Kit Educacional e/ou Montagem/Protoboard?

18. Os alunos falaram de qual recurso gostaram mais ou menos de utilizar?

19. Há percepção de possíveis evasões sobre a relação da disciplina que ensina microcontroladores

contribuindo para isso?

20. A indústria local influência no ensino e escolha do tipo de microcontrolador? Marcar apenas uma

oval.

Sim

Não

Outro:

21. O aluno sai do curso direto para indústria, sai empregado? Marcar apenas uma oval.

Sim

Não

Outro:

22. Se você utiliza microcontrolador ARM, relate o motivo da sua escolha.

23. Em relação ao microcontrolador utilizado nas suas aulas, relate o motivo da sua escolha

3.3.2 Validação das metodologias de ensino práticas

Para validar as metodologias de ensino práticas, as quais são o kit

educacional, a simulação virtual e a montagem de circuitos em protoboard, propôs-

se um código que ligaria e desligaria um LED em um intervalo de 1 s. Foi utilizado o

laboratório de ensino de eletrônica, localizado na sala 226 do CTISM.

52

O cronograma da validação iniciou-se com a programação e compilação do

código em C no IDE MikroC, gerando o arquivo “.hex”, dentre outros. Após no IDE

MPLAB, foi carregado o arquivo “.hex e executada a gravação do código em

hexadecimal no microcontrolador PIC18F4550, que estava embarcado no kit

educacional. Os alunos constataram que um LED manteve-se piscando no kit

educacional. Deve-se salientar que, a maioria dos alunos não tinham conhecimento

de programação em C e que implementaram o código de forma orientada, dando

ênfase as questões de lógica da programação. A IDE MikroC permite, de forma

gráfica, selecionar e realizar configurações de programação automáticas através da

seleção do microcontrolador empregado, evitando uma etapa que, inviabilizaria a

implementação de uma aula direcionada a alunos sem conhecimentos sobre

programação em C e microcontroladores da família PIC.

Passou-se para a simulação virtual no ambiente de simulação de circuitos

eletrônicos ISIS da suíte Proteus. Foi adicionado e posicionado a janela de edição

um microcontrolador PIC18F4550, dois capacitores cerâmicos de 22 pF, um cristal

oscilador, um LED verde animado, um resistor de 1 KΩ ¼ w e um resistor de 330 Ω

¼ w. Foi carregado o código hexadecimal e rodado a simulação. Os alunos

verificaram que o LED piscou.

A última metodologia foi a montagem em protoboard. Foi adicionado e

posicionado na protoboard um microcontrolador PIC18F4550 (código hexadecimal já

gravado), dois capacitores cerâmicos de 22 pF, dois capacitores cerâmicos de 100

pF, um cristal oscilador, um LED verde, um resistor de 1 KΩ ¼ w e um resistor de

330 Ω ¼ w. Os alunos constataram que o LED piscou.

O cronograma de validação encerrou com os alunos respondendo a um

questionário web, apresentado a seguir, avaliando as metodologias e passando as

suas percepções a respeito.

Questionário de validação de metodologias de ensino de microcontroladores.

QUESTIONÁRIO

Programa de pósgraduação em Educação Profissional e Tecnológica PPGEPT Projeto

registro 042613 – Parecer 1.635.250

Você está sendo convidado a participar da Pesquisa “AVALIAÇÃO DOS RECURSOS DIDÁTICOS

PARA O ENSINO DE MICROCONTROLADORES”.

53

Este estudo está sendo desenvolvido junto ao Programa de PósGraduação em Educação Profissional e Tecnológica (PPGEPT), com registro no Comitê de Ética da UFSM sob nº 55662516.1.0000.5346.

Mestrando: Elvandi da Silva Júnior

Orientador: Álysson Raniere Seidel

Coorientador: Leila Maria Araújo Santos

Os responsáveis pelo presente projeto se comprometem a preservar a confidencialidade dos dados

dos participantes envolvidos no trabalho, que serão coletados por meio de um questionário web com

questões de múltiplas escolhas/compostas.

Informam, ainda, que estas informações serão utilizadas, única e exclusivamente, no decorrer da

execução do presente projeto e que as mesmas somente serão divulgadas de forma anônima, bem

como serão mantidas no seguinte local: UFSM, Avenida Roraima, 1000, prédio 05, sala 139,

97105900 Santa Maria RS. Por um período de cinco anos, sob a responsabilidade de Álysson

Raniere Seidel. Após este período os dados serão destruídos.

Este projeto de pesquisa foi revisado e aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa com Seres Humanos da UFSM em 13/07/16, com o registro no Comitê de Ética da UFSM sob nº 55662516.1.0000.5346. Projeto registro 042613 Parecer 1.635.250.

*Obrigatório

1. Nome: *

2. Instituição de ensino: *

3. Curso: *

4. Idade: *

5. Dê uma nota de 1 a 5 para o nível de dificuldade que você encontrou no uso do Kit Educacional,

Montagem/Protoboard e Simulação. * Marcar apenas uma oval por linha.

1 2 3 4 5

6. Assinale o(s) método(s) que você gostaria que estive(m) presente em um curso sobre

microcontroladores. * Marque todas que se aplicam.

Kit Educacional

Montagem/Protoboard

Simulador

7. Fale a respeito da sua percepção em relação ao uso do Kit Educacional, da

Montagem/Protoboard e do Simulador?

Kit Educacional

Montagem/Protoboard

Simulação

54

8. Você tem interesse em aprender sobre microcontroladores? * Marcar apenas uma oval.

Sim

Não

Talvez

55

4 RESULTADOS

Foram analisados os planos de ensino e projetos pedagógicos de curso de

instituições de ensino técnico, tecnológico e superior, e os questionários aplicados a

professores e alunos. Os dados analisados serão apresentados a seguir.

4.1 PLANOS DE ENSINO E PROJETOS PEDAGÓGICOS DE CURSO

Foram analisados no total 81 planos de ensino e projetos pedagógicos de

curso de instituições de ensino técnico, tecnológico e superior

4.1.1 Instituições de ensino

No total foram analisadas 19 instituições de ensino técnico, tecnológico e

superior. Observa-se no Gráfico 1, que os maiores números de planos de ensino e

projetos pedagógicos de curso verificados foram na Universidade Tecnológica

Federal do Paraná e Instituto Federal de Santa Catarina.

Gráfico 1 – Instituições de Ensino e número de planos de ensino e projetos

pedagógicos de curso.

56

Fonte: Autores.

4.1.2 Campus

Foram encontradas 37 cidades cedes de campus/cursos de instituições de

ensino técnico, tecnológico e superior. As cidades que apresentaram mais

campus/cursos foram as de Florianópolis e Curitiba (Gráfico 2).

Gráfico 2 – Cidades campus/cursos de instituições de ensino técnico, tecnológico e

superior.

57

Fonte: Autores.

4.1.3 Cursos

Foram verificados 25 cursos distribuídos entre ensino técnico, tecnológico e

superior. Os cursos que apresentaram os maiores números de planos de ensino

e/ou projetos pedagógicos de curso analisados foram os de Engenharia Elétrica e

Engenharia de Controle e Automação (Gráfico 3).

Gráfico 3 – Cursos oferecidos por instituições de ensino técnico, tecnológico e

superior.

58

Fonte: Autores.

4.1.4 Disciplinas

No total de 20 disciplinas de cursos de ensino técnico, tecnológico e/ou

superior foram analisadas. As disciplinas que mais apresentaram planos de ensino

e/ou projetos pedagógicos de curso analisados foram as de Microcontroladores e

Sistemas Microcontrolados (Gráfico 4).

Gráfico 4 – Disciplinas de cursos de ensino técnico, tecnológico e/ou superior.

59

Fonte: Autores.

4.1.5 Carga horária de disciplina

Foram analisadas 18 cargas horárias de disciplinas de cursos de ensino

técnico, tecnológico e/ou superior. As cargas horárias encontradas em maior número

foram as de 60 e 72 horas (Gráfico 5).

Gráfico 5 – Cargas horárias de disciplinas de cursos de ensino técnico, tecnológico e

superior.

60

Fonte: Autores.

4.1.6 Número de horas teóricas

O número de horas teóricas de disciplinas de cursos de ensino técnico,

tecnológico e/ou superior analisadas foi de 12. O número de horas teóricas mais

encontradas foram as de 36 e 30 horas (Gráfico 6).

Gráfico 6 – Número de horas teóricas de disciplinas de cursos de ensino técnico,

tecnológico e/ou superior.

Fonte: Autores.

61

4.1.7 Número de horas práticas

O número de horas práticas de disciplinas de cursos de ensino técnico,

tecnológico e/ou superior analisadas foi de 13. O número de horas práticas mais

encontradas foram as de 30 e 36 horas (Gráfico 7).

Gráfico 7 – Número de horas práticas de disciplinas de cursos de ensino técnico,


Fonte: Autores.

4.1.8 Microcontroladores

Foram analisados 13 microcontroladores utilizados em disciplinas de cursos

de ensino técnico, tecnológico e superior. Os microcontroladores mais encontrados

foram os das famílias PIC e 8051 (Gráfico 8).

Gráfico 8 – Microcontroladores utilizados em disciplinas de cursos de ensino técnico,


62

Fonte: Autores.

4.1.9 Linguagem de programação

Foram analisadas 3 linguagens de programação de disciplinas de cursos de

ensino técnico, tecnológico e superior. As linguagens de programação com maior

número de ocorrências foram as de Assembly e C (Gráfico 9).

Gráfico 9 – Linguagens de programação de disciplinas de cursos de ensino técnico,


Fonte: Autores.

63

4.1.10 IDE

O número total de IDE analisados nas disciplinas de cursos de ensino técnico,

tecnológico e/ou superior foi de 3. O IDE encontrados mais vezes foi o mikroC

(Gráfico 10).

Gráfico 10 – IDE analisados nas disciplinas de cursos de ensino técnico, tecnológico

e/ou superior.

Fonte: Autores.

4.1.11 Kit educacional

Foram analisados 10 kits educacionais de disciplinas de cursos de ensino

técnico, tecnológico e/ou superior. O kit educacional que apresentou maior número

de ocorrências foi o XM118 - PIC18F EXSTO (Gráfico 11).

Gráfico 11 – Kits educacionais de disciplinas de cursos de ensino técnico,


64

Fonte: Autores.

4.1.12 Software de Simulação

Foram analisados 2 softwares de simulação de disciplinas de cursos de

ensino técnico, tecnológico e/ou superior. O software de simulação com maior

número de ocorrências foi o Proteus (Gráfico 12).

Gráfico 12 – Softwares de simulação de disciplinas de cursos de ensino técnico,

tecnológico e superior.

65

Fonte: Autores.

4.2 QUESTIONÁRIO WEB PROFESSORES

O questionário web aplicado foi respondido por 8 professores de instituições

de ensino técnico e superior. As respostas estão apresentadas a seguir.

4.2.1 Instituições de ensino

Responderam ao questionário professores de 5 instituições de ensino técnico

e superior. As instituições se localizam no Rio Grande do Sul e Santa Catarina

(Gráfico 13).

Gráfico 13 – Instituições de ensino técnico e superior.

66

Fonte: Autores.

4.2.2 Disciplinas

No total foram analisadas 8 disciplinas de ensino técnico e superior. A

disciplina com maior número de ocorrências foi a de Microcontroladores (Gráfico 14).

Gráfico 14 – Disciplinas de ensino técnico e superior.

Fonte: Autores.

67

4.2.3 Disciplinas carga horária

Foram analisadas 8 cargas horárias de disciplinas de ensino técnico e

superior. As cargas horárias com maiores números de ocorrências foram as de 60 e

72 horas (Gráfico 15).

Gráfico 15 – Cargas horárias de disciplinas de ensino técnico e superior.

Fonte: Autores.

4.2.4 Horas teóricas

No total foram analisadas 6 horas teóricas de disciplinas de ensino técnico e

superior. Todas as horas teóricas apresentaram o mesmo número de ocorrências

(Gráfico 16).

Gráfico 16 – Horas teóricas de disciplinas de ensino técnico e superior.

68

Fonte: Autores.

4.2.5 Horas práticas

Foram analisadas 7 horas práticas de disciplinas de ensino técnico e superior

no total. A hora prática que mais se destacou foi a de 36 horas (Gráfico 17).

Gráfico 17 – Horas práticas de disciplinas de ensino técnico e superior.

Fonte: Autores.

69

4.2.6 Horas teóricas/práticas

Foram analisadas no total de 3 horas teóricas/práticas de disciplinas de

ensino técnico e superior. Todas as horas teóricas/práticas apresentaram o mesmo

número de ocorrências (Gráfico 18).

Gráfico 18 – Horas teóricas/práticas de disciplinas de ensino técnico e superior.

Fonte: Autores.

4.2.7 Quais recursos você utiliza nas suas aulas?

Foram analisados 6 recursos de ensino de microcontroladores utilizados em

disciplinas de ensino técnico e superior. Os recursos que mais se destacaram foram

o simulador e a montagem/protoboard (Gráfico 19).

Gráfico 19 – Recursos de ensino de microcontroladores utilizados em disciplinas de

ensino técnico e superior.

70

Fonte: Autores.

4.2.8 Enumere a ordem de uso dos recursos. (1 – 4)

Foram analisados 4 recursos didáticos utilizados no ensino de

microcontroladores em disciplinas de ensino técnico e superior. Na primeira posição

da ordem de uso, o simulador é o mais utilizado. Na segunda posição da ordem de

uso, a montagem/protoboard e o kit educacional estão empatados e na terceira e

quarta posição da ordem de uso, a montagem/protoboard é a mais utilizada (Gráfico

20).

Gráfico 20 – Ordem de uso dos recursos.

71

Fonte: Autores.

4.2.9 Qual microcontrolador você utiliza nas suas aulas?

Foram analisados 5 microcontroladores utilizados em disciplinas de ensino

técnico e superior. Os microcontroladores mais utilizados são os da família PIC e

Arduino (Gráfico 21).

Gráfico 21 – Microcontroladores utilizados em disciplinas de ensino técnico e

superior.

Fonte: Autores.

72

4.2.10 Qual compilador e/ou IDE você utiliza nas suas aulas?

No total foram analisados 4 IDE/compiladores utilizados no ensino de

microcontroladores em disciplinas de ensino técnico e superior. As IDE MPLAB X e

Arduino foram as mais utilizadas (Gráfico 22).

Gráfico 22 – IDE/compiladores utilizados no ensino de microcontroladores em

disciplinas de ensino técnico e superior.

Fonte: Autores.

4.2.11 Qual linguagem de programação você utiliza nas suas aulas?

Foram analisadas 3 linguagens de programação utilizadas no ensino de

microcontroladores em disciplinas de ensino técnico e superior. “C” foi a linguagem

de programação mais utilizada (Gráfico 23).

Gráfico 23 – Linguagens de programação utilizadas no ensino de microcontroladores

em disciplinas de ensino técnico e superior.

73

Fonte: Autores.

4.2.12 Qual simulador você utiliza nas suas aulas?

Foram analisados 6 softwares simuladores utilizados no ensino de

microcontroladores em disciplinas de ensino técnico e superior. O simulador Proteus

Design Suite foi o mais utilizado nas aulas (Gráfico 24).

Gráfico 24 – Softwares simuladores utilizados no ensino de microcontroladores em


Fonte: Autores.

74

4.2.13 Qual Kit Educacional você utiliza nas suas aulas?

No total foram analisados 6 kits educacionais utilizados no ensino de

microcontroladores em disciplinas de ensino técnico e superior. O kit educacional

mais utilizado foi o Exsto XM118 – PIC18F (Gráfico 25).

Gráfico 25 – Kits educacionais utilizados no ensino de microcontroladores em


Fonte: Autores.

4.2.14 Qual método de ensino você utiliza nas suas aulas?

Foram analisados 2 métodos de ensino utilizados no ensino de

microcontroladores em disciplinas de ensino técnico e superior. O método de ensino

mais utilizado foi o Botom-up/Teoria-prática (Gráfico 26).

Gráfico 26 – Métodos de ensino utilizados no ensino de microcontroladores em


75

Fonte: Autores.

4.2.15 Qual a sua percepção em relação ao uso de Simulador e/ou Kit

Educacional e/ou Montagem/Protoboard?

Foram analisadas 7 respostas apresentadas abaixo no Quadro 2.

Quadro 2 – Respostas a respeito da pergunta “Qual a sua percepção em relação ao

uso de Simulador e/ou Kit Educacional e/ou Montagem/Protoboard?”.

(continua)

Respostas

1 Com o Kit os alunos conseguem aprender melhor.

2 O simulador é essencial para o aluno simular e analisar o seu código. Penso

que kits educacionais tornam as aulas práticas mais rápidas, porém, é

essencial que o aluno compreenda e saiba como projetar o sistema

microcontrolado como um todo, projetando a PCB e o algoritmo do sistema.

3 A utilização somente do simulador e dos kits educacionais agilizam o

processo de aprendizagem, porém o aluno fica perdido na hora de executar

os projetos. Portanto, creio que a realização de montagens práticas com o

microcontrolador "cru" seja fundamental para a compreensão do dispositivo

como um todo.

76

Quadro 2 – Respostas a respeito da pergunta “Qual a sua percepção em relação ao

uso de Simulador e/ou Kit Educacional e/ou Montagem/Protoboard?”.

(conclusão)

Respostas

4 O uso do Kit mais o Launchpad é essencial para o desenvolvimento da

disciplina.

5 Adequado para ilustração dos conceitos; insuficiente para satisfazer o

interesse de muitos dos estudantes.

6 Não faz sentido querer ensinar microcontroladores sem estes 3 recursos.

7 São mais eficazes que aulas teóricas.

Fonte: Autores.

4.2.16 Os alunos solicitaram a utilização de Simulador e/ou Kit Educacional

e/ou Montagem/Protoboard?

Foram analisadas 8 respostas apresentadas a seguir no Quadro 3. As

respostas “Sim” e “Não” igualaram-se em número.

Quadro 3 – Respostas sobre a pergunta “Os alunos solicitaram a utilização de

Simulador e/ou Kit Educacional e/ou Montagem/Protoboard?”.

(continua)

Respostas

1 Sim.

2 Não. Acredito a escolha destes métodos depende da experiência do

professor.

3 É uma prática rotineira, portanto não houve solicitação.

4 Não, porque já estava programado o uso.

5 No caso dos estudantes mais interessados, solicitação de

montagem/protoboard e kit.

6 Sim.

77

Quadro 3 – Respostas sobre a pergunta “Os alunos solicitaram a utilização de

Simulador e/ou Kit Educacional e/ou Montagem/Protoboard?”.

(conclusão)

Respostas

7 Não, fez parte da disciplina desde o início.

8 Sim.

Fonte: Autores.

4.2.17 Os alunos falaram de qual recurso gostaram mais ou menos de utilizar?

Foram analisadas 8 respostas apresentadas abaixo no Quadro 4. A resposta

“Não” foi a com maior número de ocorrências e o kit educacional, a

montagem/protoboard e a simulação obtiveram o mesmo número de respostas.

Quadro 4 – Respostas sobre a pergunta ”Os alunos falaram de qual recurso

gostaram mais ou menos de utilizar?”.

Respostas

1 Não.

2 Não.

3 Kit.

4 Noto que os alunos adoram as aulas práticas (montagem/protoboard). Mas

muitas, vezes, por falta de experiência dos alunos em bancada, eles demoram

muito tempo para montar o sistema.

5 Os alunos gostam mais do simulador principalmente pela facilidade de

utilização.

6 Não se aplica.

7 Sim, a plataforma arduino (mas é uma plataforma pronta)

8 Não.

Fonte: Autores.

78

4.2.18 Há percepção de possíveis evasões sobre a relação da disciplina que

ensina microcontroladores contribuindo para isso?

Foram analisadas 8 respostas apresentadas a seguir no Quadro 5.

Quadro 5 – Respostas sobre a pergunta “Há percepção de possíveis evasões sobre

a relação da disciplina que ensina microcontroladores contribuindo para isso?”.

Respostas

1 Não.

2 Não.

3 Não.

4 Na nossa Instituição, esta disciplina é obrigatória para os cursos de Engenharia e

Elétrica e Engenharia de Telecomunicações. A evasão ocorre ao término do

semestre, quando o aluno pensa que não irá conseguir atingir os requisitos para

aprovação na disciplina.

5 Não há esta percepção.

6 Não foi avaliado.

7 A disciplina exige conhecimento avançado quando utilizado o assembly.

8 Não.

Fonte: Autores.

4.2.19 A indústria local influência no ensino e escolha do tipo de

microcontrolador?

Foram analisadas 8 respostas apresentadas abaixo no Gráfico 27. A resposta

“Não” apresentou o maior número de ocorrências.

Gráfico 27 – Respostas a respeito da pergunta “A indústria local influência no ensino

e escolha do tipo de microcontrolador?”.

79

Fonte: Autores.

4.2.20 Se você utiliza microcontrolador ARM, relate o motivo da sua escolha.

Foram analisadas 8 respostas apresentadas a seguir no Quadro 6. A resposta

“Não” apresentou o maior número de ocorrências. Uma das repostas justificou o

motivo de usar microcontrolador ARM devido a sua larga utilização na indústria.

Quadro 6 – Respostas a respeito da pergunta “Se você utiliza microcontrolador

ARM, relate o motivo da sua escolha.”.

Respostas

1 Não.

2 Não.

3 Não.

4 Devido à larga utilização na indústria e mesmo para o prosseguimento do

curso que conta com disciplinas que utilizam sistemas operacionais no ARM.

5 Por que só há pergunta sobre o ARM?

6 Não utilizo.

Fonte: Autores.

80

4.3 QUESTIONÁRIO WEB ALUNOS

Foi aplicado um questionário web a 9 alunos do ensino técnico e tecnológico,

que participaram da aula de validação dos métodos de ensino de

microcontroladores, e suas respostas estão apresentadas a seguir.

4.3.1 Cursos

Foram verificados 3 cursos distribuídos entre ensino técnico e tecnológico. O

curso que apresentou o maior número de alunos foi o Técnico em Eletrônica (Gráfico

28).

Gráfico 28 – Cursos de ensino técnico e tecnológico.

Fonte: Autores.

4.3.2 Dê uma nota de 1 a 5 para o nível de dificuldade que você encontrou no

uso do Kit Educacional, Montagem/Protoboard e Simulação.

Foram analisados 3 recursos didáticos utilizados no ensino de

microcontroladores em disciplinas de ensino técnico e tecnológico. O kit educacional

81

e a montagem/protoboard foram considerados como fáceis pelos alunos (Gráfico

29).

Gráfico 29 – Nível de dificuldade dos recursos didáticos.

Fonte: Autores.

4.3.3 Assinale o(s) método(s) que você gostaria que estive(m) presente em um

curso sobre microcontroladores

Foram analisados 3 métodos utilizados no ensino de microcontroladores em

disciplinas de ensino técnico e tecnológico. Tecnicamente, todos os métodos de

ensino devem estar presentes (Gráfico 30).

Gráfico 30 – Métodos de ensino de microcontroladores.

82

Fonte: Autores.

4.3.4 Fale a respeito da sua percepção em relação ao uso do Kit Educacional,

da Montagem/Protoboard e do Simulador?

Foram analisadas 9 respostas a respeito da percepção dos alunos em relação

ao uso do kit educacional, da montagem/protoboard e do simulador. Constatou-se

que o uso dos três métodos é importante (Quadro 7).

Quadro 7 – Respostas a respeito da pergunta “Fale a respeito da sua percepção em

relação ao uso do Kit Educacional, da Montagem/Protoboard e do Simulador?”.

(continua)

Respostas

1 Para alunos que já têm contato com parte eletrônica, como resistores e afins,

é interessante o uso da Protoboard. Para quem não tem contato, é bom o uso

do kit educacional, pois não corre-se o risco de queimar algum LED, por

exemplo.

A simulação é uma boa ferramenta para se ter uma previsão de resultados e

adequar o projeto antes da montagem.

2 Fácil entendimento no projeto aplicado.

3 O simulador poderia ser um pouco mais intuitivo para uma melhor

compreensão e aprendizagem.

83

Quadro 7 – Respostas a respeito da pergunta “Fale a respeito da sua percepção em

relação ao uso do Kit Educacional, da Montagem/Protoboard e do Simulador?”.

(conclusão)

Respostas

4 São partes muito importante sobre o curso, pois quanto um quanto o outro

auxiliam bastante no entendimento do processo.

5 Achei de fácil acesso, pois quando houve dúvidas foi perguntado ao professor

e ele sanava todas as dúvidas com a maior clareza possível (gostaria que

houvesse um estilo minicurso sobre microcontroladores e também sobre

programação. Tenho vários colegas que iram aderir no curso).

6 Todos bem planejados, funcionamento perfeitamente.

7 Quanto ao kit, é totalmente válido e para os primeiros contatos com

microcontroladores é muito bom. Na protoboard é necessário que a pessoa

saiba utilizar bem o kit e o simulador.

8 Os três métodos são essenciais para o aprendizado de microcontroladores,

necessitando, assim, de um estudo mais a fundo.

9 Circuitos muito simples. Aprendemos mais o porque funciona do que como

funciona.

Fonte: Autores.

4.3.5 Você tem interesse em aprender sobre microcontroladores?

Foram avaliadas 9 respostas a respeito do interesse dos alunos em aprender

sobre microcontroladores. Todos os alunos responderam “Sim” (Gráfico 31).

Gráfico 31 – Interesse em aprender sobre microcontroladores.

84

Fonte: Autores.

85

5 DISCUSSÃO

Os resultados encontrados no presente estudo apontam que, nos cursos

técnicos, tecnológicos e superiores, as disciplinas que ensinam microcontroladores

geralmente possuem o nome de Microcontroladores ou Sistemas Microcontrolados,

o que expõe o tema a ser estudado logo no nome da disciplina.

Na maioria dos casos analisados, a carga horária total da disciplina é de 60

ou 72 horas, com número de aulas teóricas em 36 ou 30 horas e número de horas

práticas de 30 ou 36 horas. Isso demonstra um equilíbrio entre as aulas teóricas e

práticas, comprovando, assim, a importância das duas abordagens no processo de

ensino-aprendizagem.

Os microcontroladores mais empregados são os da família PIC e 8051,

juntamente com as linguagens de programação Assembly e C. Nota-se que essas

famílias de microcontroladores são geralmente empregadas nas disciplinas iniciais e

que os microcontroladores ARM, mais avançados, são utilizados por cursos que

possuem mais de uma disciplina de ensino de microcontroladores e/ou possuem

parceria com indústrias.

Em relação à ordem de emprego dos métodos de ensino prático, a simulação

é comumente empregada em primeiro lugar, havendo empate técnico entre o kit

educacional e a montagem em segundo lugar e, em terceiro lugar, vem a montagem.

Os três métodos práticos são importantes e não excludentes entre si para o

processo de ensino-aprendizagem de microcontroladores, tese reforçada pela

análise das respostas dos alunos.

A simulação de circuitos tem como vantagem a montagem e a visualização

das ligações e dos componentes virtualmente, evitando a danificação de

componentes e preparando o aluno para montagens iniciais, permitindo a verificação

de resultados prévios de montagens mais complexas. O software de simulação mais

utilizado é o Proteus Design Suite.

Porém, tem como desvantagens o tempo necessário, a possibilidade de erros

de montagem e de ligações. E, ainda, é pouco intuitiva, dificultando a compreensão

e a aprendizagem de alunos iniciantes.

Os kits educacionais facilitam o planejamento e a execução das aulas, pois

dispensam o tempo de montagem dos componentes e evitam erros daí decorrentes,

86

evitando o não funcionamento do circuito ou queima de componentes. O kit

educacional mais utilizado é o XM118 - PIC18F EXSTO e os microcontroladores da

família PIC são os mais empregados nos kits.

Apresenta como vantagem a possibilidade de testar circuitos mais complexos,

que são inviáveis de montar durante uma aula de curta duração, ou por repetição de

montagem já realizada. Por outro lado, há o engessamento, que impossibilita a

observação das ligações e alteração de algumas portas e componentes, o que, para

iniciantes, pode trazer certo grau de dificuldade.

A montagem de circuitos traz um maior contato e visualização das ligações e

dos componentes, fator importante para alunos mais experientes e com

conhecimento de componentes eletrônicos. . A montagem em protoboard é a mais

empregada para o ensino de microcontroladores. Como desvantagem, pode ser

citado o tempo de montagem dos componentes, o grau de dificuldade que pode

apresentar para os alunos iniciantes, com pouco ou nenhum conhecimento a

respeito de componentes eletrônicos e a plausibilidade de erros na montagem ou

ligação, com o não funcionamento do circuito e queima de componentes. Também

como desvantagem, encontram-se as montagens mais complexas, demandando um

trabalho básico inicial, seguido de grande dispêndio de tempo para completa-la

A metodologia de ensino bottom-up e a top-down apresentaram um empate

técnico. Recomenda-se não serem tratadas como métodos únicos e absolutos,

devendo ser analisado o contexto em que se pretende a aplicação, em razão das

situações e variáveis próprias do público alvo do processo ensino-aprendizagem.

Entre as dificuldades da elaboração desta dissertação, tem-se a falta de

colaboração dos professores da área: De 32 questionários web enviados por e-mail,

apenas 8 foram respondidos. É inegável que a maior parte dos professores que

responde a esse tipo de estudo, um dia esteve na mesma situação. Em um dos e-

mails respondidos, o professor solicita aos seus colegas que, se possível, colaborem

respondendo ao questionário, e relata que “Desculpem-me por importuná-los, mas,

no meu doutorado passei por situação que me lembrou esta e foi muito importante a

colaboração dos colegas”.

É evidente que as atribuições do dia-a-dia dos professores acabam por tomar

muito seu tempo, não permitindo, muitas vezes, a elaboração ou estudo de uma

87

nova forma de ensino. Com isso, via de regra, se mantêm atrelados ao que já foi

feito e repetido muitas vezes, sem adequar aos alunos e contexto em que leciona.

88

6 CONCLUSÃO

Os objetivos propostos neste estudo foram alcançados, através da pesquisa

bibliográfica e coleta de dados, onde se verificou a existência uma gama de recursos

para o ensino de microcontroladores, com alguns se destacando e formando um

padrão.

Devido à peculiaridades regionais e parcerias com a indústria, cabe ao

professor identificar qual o nível de aprofundamento necessário para a disciplina e

para qual mercado de trabalho o aluno precisa ser preparado, partindo disso para

escolher os recursos de ensino apropriados.

Visualizadas as dificuldades dos professores e alunos, frente à complexidade

da matéria e pouca adequação da bibliografa, foram elaboradas algumas

proposições, dirigidas à padronização e facilitação do ensino.

A nomenclatura da disciplina básica poderia ser padronizada como

Microcontroladores e, para a disciplina avançada de ensino, Microcontroladores II.

Isso facilitaria a visualização em qualquer grade curricular nacional.

Em razão da extensão e complexidade do conteúdo, a carga horária total

poderia ser de 60 horas, dividida em 30 horas teóricas e 30 horas práticas.

Na disciplina de base, Microcontroladores, poderia ser usado o

microcontrolador 8051 ou o PIC18F4550, que possui módulo interno USB, e na

disciplina Microcontroladores II, um microcontrolador da família ARM.

Utilizar a linguagem de programação Assembly e C nas aulas teóricas, e nas

aulas práticas, utilizar a linguagem de programação C. Com isso, possibilitando uma

abrangência e fluidez maior do conteúdo ao longo do semestre, devido a linguagem

C ser mais fácil e rápida de se programar.

Utilizar os três métodos de ensino prático de microcontroladores, iniciando

com a simulação no software Proteus, passando para o kit educacional e finalizando

com a montagem em protoboard.

Utilizar a metodologia de ensino botton-up, iniciando a disciplina com o

conteúdo teórico e no decorrer do semestre passando para o conteúdo prático.

89

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elvandi da silva júnior - ufsm

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